Un láser emisor de superficie de cavidad externa vertical ( VECSEL ) es un pequeño láser semiconductor similar a un láser emisor de superficie de cavidad vertical (VCSEL). Los VECSEL se utilizan principalmente como dispositivos de infrarrojo cercano en espectroscopia y enfriamiento de láser , pero también se han explorado para aplicaciones como las telecomunicaciones .
A diferencia de un VCSEL , en el que se incorporan dos espejos altamente reflectantes 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 al espejo externo sería de 1 cm. Varios trabajadores demostraron VECSEL [1] bombeados ópticamente , y continúan desarrollándose para muchas aplicaciones, incluidas fuentes láser de diodo de muy alta potencia para uso en mecanizado industrial (corte, punzonado, etc.) debido a su potencia inusualmente alta (ver más abajo) y eficiencia cuando se bombea mediante barras láser de diodos multimodo. Estos láseres están en proceso [ ¿cuándo? ] de desafiar los láseres convencionales de alta potencia, como los láseres de estado sólido (por ejemplo, Nd:YAG) y de dióxido de carbono para operaciones de mecanizado.
Sin embargo, los VECSEL bombeados eléctricamente (otro asunto completamente diferente) fueron creación de Aram Mooradian, un ingeniero conocido por sus contribuciones fundamentales a los estudios de ancho de línea de láseres 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 lograr fuentes potentes y compactas 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, menos de 100 nm. Por el contrario, un láser semiconductor en el plano convencional implica una propagación de la luz a distancias que van desde 250 µm hasta 2 mm o más. La importancia de la corta distancia de propagación es que minimiza el efecto de las no linealidades "antiguía" (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 gran sección transversal que no se puede obtener con láseres de diodo en el plano (también conocidos como "emisores de 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 resulta en una potencia mucho mayor que la que se podría alcanzar de otra manera. Los VCSEL monolíticos emiten potencias en el rango bajo de milivatios. 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 desde un VECSEL bombeado ópticamente. Muchas otras empresas y organizaciones de todo el mundo han adoptado la arquitectura de bombeo óptico por su simplicidad.