vcsel全稱(chēng)為垂直腔面發(fā)射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser),是半導(dǎo)體激光器的一種,當(dāng)前以砷化鎵半導(dǎo)體為基礎(chǔ)材料的vcsel居多,發(fā)射波長(zhǎng)主要為近紅外波段。
顧名思義,vcsel是一種垂直于襯底面射出激光的激光器,有區(qū)別于傳統(tǒng)的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器,如f-p激光器(法布里-珀羅激光器)、dfb(分布式反饋激光器)。其可以在襯底上多個(gè)方向上排列多個(gè)激光器,從而形成并行光源或者面陣光源,是光纖通信或者光感測(cè)領(lǐng)域的主要光源之一。
相較于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器,vcsel有以下諸多優(yōu)點(diǎn):
1)有源層體積極小,從而可以獲得極低的工作閾值,如材料工藝發(fā)展可期待極低閾值甚至無(wú)閾值發(fā)光器件;
2)波長(zhǎng)和閾值對(duì)溫度變化相對(duì)不太敏感(當(dāng)然vcsel本身也屬于半導(dǎo)體激光器的一種,也就逃脫不了溫度對(duì)其影響的宿命,其波長(zhǎng)相對(duì)于溫度變化的溫漂系數(shù)大約為0.06 nm/℃,相比于f-p激光器的0.3 nm/℃來(lái)說(shuō)已經(jīng)小很多了。);
3)腔長(zhǎng)量級(jí)與波長(zhǎng)相近,甚至更?。ò氩ㄩL(zhǎng)量級(jí)),故縱模間隔較大,可實(shí)現(xiàn)單縱模出射;
4)可得到較大的馳豫振蕩頻率,從而實(shí)現(xiàn)較高的調(diào)制頻率;
5)出射圓形光斑,易于與光纖耦合;
6)封裝簡(jiǎn)易,且可以形成二維激光陣列;
7)預(yù)期工作壽命達(dá)10萬(wàn)小時(shí)及以上。