láser de emisión superficial de cavidad externa vertical

Un láser de emisión superficial de cavidad externa vertical ( VECSEL ) es un pequeño láser semiconductor similar a un láser de emisión superficial de cavidad vertical (VCSEL). Los VECSEL se utilizan principalmente como dispositivos de infrarrojo cercano en refrigeración láser y espectroscopia , pero también se han explorado para aplicaciones como las telecomunicaciones .

A diferencia de un VCSEL , en el que se incorporan dos espejos de alta reflectividad a la estructura del láser para formar la cavidad óptica, en un VECSEL uno de los dos espejos es externo a la estructura del diodo . Como resultado, la cavidad incluye una región de espacio libre. Una distancia típica del diodo al espejo externo sería de 1  cm. Varios investigadores demostraron VECSELs bombeados ópticamente ^{[ 1 ]} , y continúan desarrollándose para muchas aplicaciones, incluidas fuentes láser de diodo de muy alta potencia para su uso en mecanizado industrial (corte, punzonado, etc.) debido a su potencia inusualmente alta (véase más adelante) y eficiencia cuando se bombean con barras láser de diodo multimodo.

Sin embargo, los VECSEL con bombeo eléctrico (un tema completamente distinto) fueron una creación de Aram Mooradian , un ingeniero conocido por sus contribuciones fundamentales a los estudios de ancho de línea de láseres de diodo, quien trabajó durante muchos años en el Laboratorio Lincoln del MIT en Lexington, Massachusetts . Mooradian fundó una empresa, Novalux, Inc., que fue la primera en demostrar los VECSEL (a los que llamaron "NECSEL"). ^{[ 2 ]} Las aplicaciones de los VECSEL con bombeo eléctrico incluyen la duplicación de frecuencia de emisores VECSEL de infrarrojo cercano para obtener fuentes compactas y potentes de luz azul y verde monomodo para fines de proyección.

Una de las características más interesantes de cualquier VECSEL es la delgadez de la región de ganancia del semiconductor en la dirección de propagación, inferior a 100  nm. En contraste, un láser semiconductor convencional en el plano implica la propagación de la luz a distancias que van desde 250  μm hasta 2  mm o más. La importancia de esta corta distancia de propagación radica en que minimiza el efecto de las no linealidades de "antiguiado" (fenómeno que, casualmente, se cuantifica mediante el factor de mejora del ancho de línea, según el trabajo previo de Mooradian mencionado anteriormente) en la región de ganancia del láser de diodo. El resultado es un haz óptico monomodo de gran sección transversal, inalcanzable con los láseres de diodo en el plano (también conocidos como láseres de "emisión lateral").

En un VECSEL, el espejo externo permite que una superficie significativamente mayor del diodo participe en la generación de luz en un solo modo, lo que resulta en una potencia mucho mayor que la que se podría obtener de otro modo. Los VCSEL monolíticos emiten potencias en el rango de los milivatios bajos. Por el contrario, en la Conferencia sobre Láseres y Electroóptica de la Sociedad Óptica de América de 2004, celebrada en San Francisco, California , una empresa (Coherent, Inc.) anunció una emisión monomodo de onda continua de 45 vatios a partir de un VECSEL con bombeo óptico. Numerosas otras empresas y organizaciones en todo el mundo han adoptado la arquitectura de bombeo óptico por su simplicidad.