什么是垂直腔面发光激光器（VCSEL）

什么是垂直腔面发光激光器（VCSEL）

VCSEL全名为垂直共振腔表面放射激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)，简称面射型激光，是光纤通讯所采用的光源之一。有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源，VCSEL光源可调变频率就达数Giga Hz，传输速率自然也有Giga bps等级。虽然传统LD也有上述性能，但价格较为昂贵，且发光的效率远差于VCSEL。另外VCSEL所需的驱动电压和电流很小，使得寿命有千万小时以上，为其他光源的100倍以上。OPEAK模块/台式VCSEL光源是一种高稳定、高性价比光源。采用自动精密温度控制 (ATC) 和功率控制 (APC) 技术保证了光功率和谱形的长期稳定。单模光纤输出，可选择多种类型连接器或适配器，方便与外部设备的快速低损耗、快速互连。输出光功率可调节，可选内调制模式。

垂直腔面发射激光器（VCSEL）是一种垂直表面出光的新型激光器。与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势：小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形系统,现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90％；光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善；可以在片测试，极大地降低了开发成本；出光方向垂直衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出，并且因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域，它以空前的速度成功地应用于单通道和并行光互联，以它很高的性能价格比，在宽带以太网、高速数据通信网中得到了大量的应用；最吸引人的是它的制造工艺与发光二极管(LED)兼容，大规模制造的成本很低。

应用及前景：

在光纤通信方面，目前VCSEL市场空前发展，并在北美替代高价位的LD用于千兆、万兆以太数据通信网的建设，导致了高速VCSEL收发模块需求爆炸性地增长。虽然目前通信市场萎缩，但据美国E1ectroniCast公司最近预测，全球用于光通信的VCSEL激光收发机的需求量在未来5年内仍将以每年35％的速率递增，到2006年将达到20亿美元。未来的中国将是最大的数据通信网市场，利用VCSEL／Pin阵列实现10 Gbit／s乃至40 Gbit／s的甚短距离(VSR)并行光互联及大容量交换设备和传输设备间高密度的背板连接，将会大大促进国内数据通信网和通信设备的发展。

VCSEL在其他方面也有不错的应用前景。在光打印方面，激光打印机中的多边镜等光扫描技术的电子化是多年未能解决的课题，随着技术的发展，已逐步得到改善。如果采用LED阵列，电能消耗是个瓶颈，而导入VCSEL阵列则可以解决这个问题。采用数千个VCSEL构成的阵列形式的多光束将可能成为取代多边镜扫描的最好方式。相比过去的单个激光管，VCSEL的阵列集成结构可以同时进行多行的扫描。这可以大大提高激光打印机的扫描速度并相应延长其使用寿命。在光显示方面，通常的显示器都是利用红、绿、蓝三元色发光管构成的，如果能够制成具有红、绿、蓝三元色的激光器，则可以应用在大型显示器的技术领域中。目前，波长范围从蓝色覆盖到紫外波段的GaN系列激光器正处在研究阶段。这个系列的VCSEL是解决未来图像显示的有力技术。在照明方面，VCSEL的电光转换效率达到50％以上，远远高于目前的照明光源，如果它的波长能从紫外波段覆盖到可见光区，可以期待它在照明领域里面也能有着广泛的应用前景，实现白光照明。例如，可调节光线强度的室内照明，笔记本电脑的背景灯，交通指示灯以及户外照明灯等许多方面。另外在气体检测、高密度光存储方面也有希望得到应用。