垂直腔面发射激光器（VCSEL）
什么是VCSEL（垂直腔面发射激光器）？
近几年来，垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 已从实验室设备发展成为工业量产设备。垂直腔面发射激光二极管 (VCSEL) 是一种基于半导体的激光二极管，其光或光束从其顶部表面垂直发射。这种激光器的卓越品质和性能最终超越了从侧面发射光的边缘发射激光器和从侧面和顶部发射光的发光二极管。
垂直腔面发射激光器 ( VCSEL ) 是一种面发射半导体光源，其激光束沿垂直于其顶面的方向发射。单个 VCSEL 发射器（或“孔径”）非常小，通常直径约为 10 微米，但它们通常组合成二维阵列，从而共同产生更高的输出功率水平。
有 10 个关键参数用于表征 VCSEL：
（1）波长
（2）输出功率
（3）光谱宽度
（4）光束发散角
（5）发射面积
（6）发射器间距
（7）波长随温度的漂移
（8）E/O 转换效率
（9）上升时间/下降时间
（10）工作电流和电压范围
VCSEL 技术的一些显著优势包括波长稳定性、波长均匀性和光谱宽度、波长温度敏感性、高温操作、单位面积功率更高、光束质量更高、高可靠性、可扩展性和低成本。
垂直腔面发射激光器（VCSEL）已用于许多不同的应用。
(1) 激光雷达系统
(2) 3D扫描仪
(3) 近距离传感器
(4) 电信
(5) 激光打印机
VCSEL 的这些特性使其成为广泛应用的理想组件或技术。VCSEL 最常见的用途包括气体传感、生物传感、计算、智能汽车、智能手机和光通信。
VCSEL结构
典型的垂直腔面发射激光器由多层结构组成。最上层是p接触层。下一层，即第二层，是反射率为99%的高反射率镜面。第三层是有源区，可将光束转换为圆形光束。
激光腔位于 VCSEL 的第四层，即中心层。有效增益区是激光发生的地方。同样，中心层下方有一层氧化层，用于限制光线。外层是分布式布拉格反射器（n 型掺杂），底层是高反射率的反射镜。
在垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 中，有源层夹在两片高反射率反射镜之间，反射镜由多个厚度为四分之一波长、折射率高低交替的半导体层构成。这些反射镜的反射率通常在 99.4% 到 99.9% 之间。因此，光线会垂直于反射镜层振动，并从顶部射出。
垂直腔面发射激光器的类型
根据结构，VCSEL 主要有三种类型：
1. 采用质子注入来限制电流的顶部发射结构，
2. 选择性氧化顶发射结构，用于限制光学模式和电流，以及
3.安装的底部发射选择性氧化结构。
