Laser à émission de surface à cavité verticale (VCSEL)

Un laser à émission de surface à cavité verticale (VCSEL) est une diode laser spécialisée qui promet de révolutionner les communications par fibre optique en améliorant l'efficacité et en augmentant la vitesse des données. VCSEL est l'abréviation de vertical cavity surface emitting laser. Les diodes laser plus anciennes, appelées diodes à émission latérale, émettent une lumière cohérente ou une énergie infrarouge (IR) parallèlement aux limites entre les couches de semi-conducteurs. L'énergie cohérente du VCSEL est émise perpendiculairement à la frontière entre les couches. La verticale dans VCSEL vient du fait que les diodes laser sont généralement schématisées en montrant les limites comme des plans horizontaux, de sorte que la sortie du VCSEL semble émerger verticalement dans ces dessins. On a construit des VCSELs

qui émettent de l'énergie à 850 nanomètres (nm) et 1300 nm. Ces longueurs d'onde correspondent à l'énergie de la partie infrarouge (IR) du spectre électromagnétique. (Le rouge visible le plus long est à environ 770 nm.) Les fibres optiques transmettent l'énergie le plus efficacement à des longueurs d'onde autour de 1550 nm. Les matériaux utilisés dans la fabrication des VCSEL sont l'arséniure de gallium, l'arséniure de gallium d'aluminium et le nitrure de gallium d'indium (InGaAsN). Le VCSEL offre plusieurs avantages par rapport aux dispositifs à émission latérale. Le VCSEL peut être fabriqué en plus petites quantités, il est plus simple à tester et plus rentable. En outre, le VCSEL nécessite moins de courant électrique pour produire une énergie cohérente donnée. Le VCSEL émet un faisceau étroit, plus proche de la forme circulaire que les émetteurs de bord traditionnels, ce qui facilite l'introduction de l'énergie du dispositif dans une fibre optique. Les ingénieurs sont confrontés au principal problème actuel : développer un dispositif VCSEL puissant qui émet à 1550 nm.