垂直腔面射型激光器

垂直腔面发射激光器或VCSEL，是一种激光二极管，其中光线垂直于半导体芯片的平面发射，与边缘发射激光二极管相反，在其中光是在芯片的一个或两个侧翼发出的。

与边缘发射器相比，垂直曲面射型激光器的决定性特点是生产成本低，光束质量更好，但输出功率较低。 VCSEL 的特点是它们可以单模使用，并且波长可以由结构决定。 由于小型设计、良好的光束质量和良好的聚焦能力，光纤中的耦合效率很高。

垂直肠面射型激光器作为光纤数据传输的光发射机，适用于模拟宽带信号传输。 垂直肠面射型激光器也用于吸收光谱。 VCSEL 的另一个领域是激光打印机。

激光谐振腔由两个平行于晶圆平面排列的布拉格反射镜构成，谐振腔内嵌有用于产生激光辐射的有源区（通常带有二维量子阱，也称为量子薄膜）。 这种平面布拉格镜由具有交替的低折射率和高折射率的层组成，每个层的光程长度 l 为材料中激光波长的四分之一：l = λ/(4n) 其中 n = 折射率媒介。 这达到了垂直兔面射型激光器要求的99%以上的反射度。 由于实际激光器在每个方向上只有几微米的小尺寸，与边缘发射器相比，垂直曲面发射器的输出功率更小。

光泵浦垂直面射型激光器和电泵浦垂直面射型激光器是有区别的，前者的活性区被激发以从外部发射波长较短的光，后者代表针二极管。

波长在 650 nm 和 1300 nm 之间的垂直面板激光器几乎完全基于 GaAs 晶圆，而在 1300 nm 和 2000 nm 之间的波长（长波垂直面板激光器）至少有源区是基于InP 或 GaInAsN。 具有更长波长的垂直曲面发射型激光器目前处于实验阶段，并且主要是光泵浦的。

垂直肠面射型激光器n的特殊形式：

• 垂直曲面发射器与隧道接触。 在这里，隧道接触 (np) 创造了一种电气上有利的 n-np-p-i-n 配置，这也可以对各种其他结构细节产生积极影响，例如 在埋地隧道交界处 (BTJ)。
• 具有微机械可移动反射镜的广泛可调谐悬垂面射型激光器，也称为垂直外腔表面发射激光器 (VECSEL)。
• 晶片键合或晶片熔接-垂直曲面发射型激光器：可以在不同类型的晶圆基板上生产的半导体材料的组合。
• 单片光泵浦垂直面射型激光器：两个叠加的垂直面射型激光器，其中一个光学泵浦另一个。
• 带纵向集成监控二极管的垂直肠面射型激光器：光电二极管集成在后视镜下方。
• 具有横向集成监控二极管的垂直兔面射型激光器：通过适当的蚀刻，垂直兔面射型激光器的晶圆可以产生用于接收来自相邻垂直兔面射型激光器的光的谐振光电二极管。