隨著新型反射鏡和激勵電流注入方式的改進，一種優(yōu)質(zhì)氮化物激光器正處于商業(yè)化的風(fēng)口浪尖。

　　激光器最有價值的特性是什么?有些人可能傾向于效率，這樣今后就可以避免無法使用電池的困擾了;有些人可能更傾向于快速開啟和關(guān)閉的功能，從而實現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)傳輸;也有人重視圓形發(fā)射輪廓，簡化光束聚焦;甚至還有人認為最重要的是能夠與低成本、大批量生產(chǎn)相兼容。

　　能夠滿足以上所有要求甚至更多的激光器一定是VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)了。據(jù)麥姆斯咨詢介紹，VCSEL的概念于1977年由東京工業(yè)大學(xué)的伊賀健一(Kenichi Iga)首次提出，因其溫度穩(wěn)定性和閾值電流極低而聞名。市面上比較常見的同類產(chǎn)品如邊緣發(fā)射激光器，主要用于CD和藍光播放器、遠程光纖網(wǎng)絡(luò)以及焊接和切割設(shè)備，幾乎無法滿足上述所提及的特性要求，電子制造商們已注意到這一點。

　　即使你沒有聽說過VCSEL，你身邊也很有可能存著著它們：如iPhone X的三顆VCSEL芯片在人臉識別系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。在3D人臉識別(Face ID)成為殺手級應(yīng)用之前，數(shù)據(jù)中心將VCSEL部署在短距離數(shù)據(jù)通信，成為VCSEL的最大市場。當(dāng)然，這兩個領(lǐng)域都有助于推動VCSEL增長。Yole在《VCSEL市場與技術(shù)趨勢-2019版》中提到，2018年VCSEL整體市場規(guī)模達到了7.38億美元，到2024年將增至37.75億美元。

　　圖1：2018年和2024年VCSEL市場規(guī)模預(yù)測

　　(來源：《VCSEL市場與技術(shù)趨勢-2019版》)

　　不過，如果VCSEL能夠擴大光譜范圍，需求量可能會更高。如今市面上商業(yè)化的產(chǎn)品也僅限于紅光激光器和紅外激光器。如果VCSEL發(fā)射藍光和綠光，就能夠用于高分辨率打印、高密度光學(xué)數(shù)據(jù)存儲以及生化傳感等領(lǐng)域。更重要的是，紅光、綠光和藍光VCSEL的結(jié)合使這些芯片用于全色顯示和照明成為可能。盡管VCSEL的輸出功率要求因應(yīng)用而異，但一般為10mW，該功率足以用于增強現(xiàn)實(AR)設(shè)備、投影系統(tǒng)和顯示器等。好消息是，經(jīng)過十多年來行業(yè)研究和學(xué)術(shù)實驗的努力，加上器件結(jié)構(gòu)和制造工藝的創(chuàng)新，藍光VCSEL現(xiàn)已達到這一基準(zhǔn)。

　　激光器的核心是諧振腔，激光在腔體內(nèi)產(chǎn)生，通過受激輻射實現(xiàn)光的放大。該腔體由一對反射鏡(即頂部反射鏡和底部反射鏡)隔開，提供光反饋，這是產(chǎn)生激光的先決條件。VCSEL中的諧振腔只有幾微米厚，腔長極短，比傳統(tǒng)的EEL的諧振腔厚度薄數(shù)百倍。如此短的腔體使得VCSEL能夠快速地開啟和關(guān)閉，但缺點是需要高反射率的反射鏡才能產(chǎn)生激光。

　　必須要注意到VCSEL結(jié)構(gòu)的細節(jié)是反射鏡疊層中的每一層的厚度必須等于激光波長的四分之一。這一要求(以及當(dāng)光從具有較高折射率材料的界面反射時發(fā)生的π相變)確保了不管反射鏡的哪個部分提供反射，所有返回到腔體的光都具有相同的相位。相長干涉支持VCSEL的激光發(fā)射。在這方面，GaAs與AlGaAs或AlAs的配對相對來說是比較好的，因為材料的折射率截然不同。這意味著在反射鏡內(nèi)各種不同材料的界面上存在大量反射，每面反射鏡大約有20對左右GaAs/AlGaAs或GaAs/AlAs異質(zhì)薄層，足以反射99%的光。

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　　2019年中國(北京)國際高新技術(shù)交流展洽會暨第十一屆光電子·中國博覽會，行業(yè)應(yīng)用買家，精準(zhǔn)對接，將技術(shù)轉(zhuǎn)向市場，打造“一帶一路”科商貿(mào)平臺，將于2019年8月5日-7日在北京·國家會議中心隆重舉行。

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