Un láser de emisión superficial de cavidad externa vertical ( VECSEL ) es un láser semiconductor pequeño 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 reflexión 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 desde el diodo hasta el espejo externo sería de 1 cm. Varios trabajadores demostraron VECSEL bombeados ópticamente [1] , y continúan desarrollándose para muchas aplicaciones, incluidas fuentes de láser de diodo de potencia muy alta para su uso en mecanizado industrial (corte, punzonado, etc.) debido a su potencia inusualmente alta (ver a continuación) y eficiencia cuando se bombean mediante barras de láser de diodo multimodo. Estos láseres están en el proceso [ ¿cuándo? ] de desafiar a los láseres de alta potencia convencionales, como los láseres de estado sólido (p. ej., Nd:YAG) y de dióxido de carbono para operaciones de mecanizado.
Sin embargo, los VECSEL bombeados eléctricamente (otra cuestión completamente distinta) fueron la creación de Aram Mooradian, un ingeniero conocido por sus contribuciones fundamentales a los estudios de ancho de línea de láser de diodo, que trabajó durante muchos años en el Laboratorio Lincoln del MIT en Lexington, Massachusetts . Mooradian formó una empresa, Novalux, Inc., que fue la primera en demostrar los VECSEL (a los que llamaron "NECSEL"). [2] Las aplicaciones de los VECSEL bombeados eléctricamente incluyen la duplicación de frecuencia de los emisores VECSEL de infrarrojo cercano para obtener fuentes compactas y potentes de luz azul y verde monomodo para fines de visualización de proyecciones.
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 cambio, un láser semiconductor convencional en el plano implica la propagación de la luz a distancias de entre 250 μm y 2 mm o más. La importancia de la corta distancia de propagación es que minimiza el efecto de las no linealidades "antiguiadas" (el mismo fenómeno se cuantifica coincidentemente mediante el factor de mejora del ancho de línea relacionado con el trabajo anterior de Mooradian mencionado anteriormente) en la región de ganancia del láser de diodo. El resultado es un haz óptico monomodo de sección transversal grande que no se puede obtener a partir de láseres de diodo en el plano (también conocidos como "emisores por el borde").
En un VECSEL, el espejo externo permite que un área significativamente mayor del diodo participe en la generación de luz en un solo modo, lo que da como resultado una potencia mucho mayor que la que se podría lograr de otro modo. Los VCSEL monolíticos emiten potencias en el rango bajo de milivatios. Por el contrario, en la "Conferencia sobre láseres y electroóptica" de la Optical Society of America de 2004, celebrada en San Francisco, California , una empresa (Coherent, Inc.) anunció la emisión monomodo de onda continua de 45 vatios a partir de un VECSEL bombeado ópticamente. Muchas otras empresas y organizaciones en todo el mundo han adoptado la arquitectura bombeada ópticamente por su simplicidad.