半導(dǎo)體激光技術(shù)已經(jīng)成為二十世紀(jì)發(fā)展最快、成果多、學(xué)科滲透廣、應(yīng)用范圍大的綜合性高新技術(shù)。半導(dǎo)體激光器體積? ⒅亓殼帷⑿矢摺⑹倜ぃ惴河糜詮庀送ㄐ擰⒐庀思す餛鰲⒖占渫ㄐ擰⒓す庀允盡⒓す獠餼唷⒓す庖擰⒓す庹彰鰲⒏佟⒅頻肌⒛勘曄侗稹⒍鑰購橢旅さ攘煊頡? 半導(dǎo)體激光器可以分為邊發(fā)射和面發(fā)射兩種。其中，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器目前已發(fā)展的比較成熟，然而，由于其光束是橢圓形的，在相互垂直的兩個軸上發(fā)散角相差比較大，光束質(zhì)量比較差，因此，在使用時需使用復(fù)雜昂貴的光束整形系統(tǒng)；另外，也不容易實現(xiàn)二維列陣集成。 垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）是一種垂直表面出光的新型激光器。與傳統(tǒng)邊發(fā)射激光器不同的結(jié)構(gòu)帶來了許多優(yōu)勢：小的發(fā)散角和圓形對稱的遠(yuǎn)、近場分布使其與光纖的耦合效率大大提高，而不需要復(fù)雜昂貴的光束整形系統(tǒng),現(xiàn)已證實與多模光纖的耦合效率竟能大于90％；光腔長度極短，導(dǎo)致其縱模間距拉大，可在較寬的溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)單縱模工作，動態(tài)調(diào)制頻率高；腔體積減小使得其自發(fā)輻射因子較普通端面發(fā)射激光器高幾個數(shù)量級，這導(dǎo)致許多物理特性大為改善；可以在片測試，極大地降低了開發(fā)成本；出光方向垂直襯底，可以很容易地實現(xiàn)高密度二維面陣的集成，實現(xiàn)更高功率輸出，并且因為在垂直于襯底的方向上可并行排列著多個激光器，所以非常適合應(yīng)用在并行光傳輸以及并行光互連等領(lǐng)域，它以空前的速度成功地應(yīng)用于單通道和并行光互聯(lián)，以它很高的性能價格比，在寬帶以太網(wǎng)、高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中得到了大量的應(yīng)用；最吸引人的是它的制造工藝與發(fā)光二極管(LED)兼容，大規(guī)模制造的成本很低。 國內(nèi)外技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域 由于大功率垂直腔面發(fā)射激光器研究涉及到材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、高質(zhì)量外延材料生長、工藝等諸多關(guān)鍵技術(shù)，目前國外的研究主要集中在德國、美國、英國等。 德國Ulm大學(xué)采用大直徑（320微米）器件實現(xiàn)單管連續(xù)890mW，19個直徑80微米器件列陣實現(xiàn)連續(xù)1.4W（相當(dāng)于功率密度1kW/cm2）和納秒窄脈沖10W的光輸出。美國加州大學(xué)采用1000個直徑45微米的列陣實現(xiàn)脈沖5W輸出。美國Novalux公司2003年利用連續(xù)1W輸出的980nm垂直腔面發(fā)射激光器通過腔內(nèi)倍頻獲得了42mW的藍(lán)光高功率輸出。美國Sandia國家實驗室光泵浦垂直腔單管器件，實現(xiàn)980nm波長輸出，脈沖功率達(dá)到4.4W。 中國科學(xué)院光電研究院已經(jīng)在國際上首次研制出大直徑高功率垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，處于國際領(lǐng)先水平。 由于半導(dǎo)體激光器體積? ⒅亓殼帷⑿矢摺⑹倜ぁ⒐牡停怪鼻幻娣⑸浼す餛饔志哂瀉芎玫墓饈柿浚梢怨惴河τ糜詮庀送ㄐ擰⒐庀思す餛鰲⒖占渫ㄐ擰⒓す庀允盡⒓す獠餼唷⒓す庖擰⒓す庹彰鰲⒏俚攘煊頡＠紓? 光纖激光器具有體積? ⒛芎牡汀⑹倜ぁ⑽榷ㄐ愿摺⒚馕ぁ⒍嗖ǘ蔚忍卣鰨雜旁降墓饈柿俊⑽榷ǖ男閱堋⒊叩墓獾繾恍剩昧酥詼嗉す庖的諶聳康目隙ǎ? （1）光纖激光器將替代絕大部分低功率及高功率Nd:YAG及CO2激光器； （2）光纖激光器與其它類型激光器相比，它以其卓越的性能在所有主要的工業(yè)激光應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)都具有絕對壓倒性優(yōu)勢； （3）光纖激光開辟了許多傳統(tǒng)激光望塵莫及的嶄新應(yīng)用領(lǐng)域； （4）光纖激光器以其超高的可靠性，卓越的光束質(zhì)量，低廉的運行成本，為激光加工行業(yè)建立了新的標(biāo)準(zhǔn)； （5）光纖激光器以其低廉合理的生產(chǎn)成本，將在短期內(nèi)替代大部分傳統(tǒng)的燈泵浦、二極管泵浦Nd:YAG激光系統(tǒng)，并在激光切割及焊接領(lǐng)域中替代70%左右的軸流CO2激光系統(tǒng)。光纖激光不久將會成為激光市場的主流產(chǎn)品。 在光纖通信方面，目前VCSEL市場空前發(fā)展，并在北美替代高價位的LD用于千兆、萬兆以太數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的建設(shè)，導(dǎo)致了高速VCSEL收發(fā)模塊需求爆炸性地增長。雖然目前通信市場萎縮，但據(jù)美國E1ectroniCast公司最近預(yù)測，全球用于光通信的VCSEL激光收發(fā)機(jī)的需求量在未來5年內(nèi)仍將以每年35％的速率遞增，到2006年將達(dá)到20億美元。未來的中國將是最大的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)市場，利用VCSEL／Pin陣列實現(xiàn)10 Gbit／s乃至40 Gbit／s的甚短距離(VSR)并行光互聯(lián)及大容量交換設(shè)備和傳輸設(shè)備間高密度的背板連接，將會大大促進(jìn)國內(nèi)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和通信設(shè)備的發(fā)展。 VCSEL在其他方面也有不錯的應(yīng)用前景。在光打印方面，激光打印機(jī)中的多邊鏡等光掃描技術(shù)的電子化是多年未能解決的課題，隨著技術(shù)的發(fā)展，已逐步得到改善。如果采用LED陣列，電能消耗是個瓶頸，而導(dǎo)入VCSEL陣列則可以解決這個問題。采用數(shù)千個VCSEL構(gòu)成的陣列形式的多光束將可能成為取代多邊鏡掃描的最好方式。相比過去的單個激光管，VCSEL的陣列集成結(jié)構(gòu)可以同時進(jìn)行多行的掃描。這可以大大提高激光打印機(jī)的掃描速度并相應(yīng)延長其使用壽命。在光顯示方面，通常的顯示器都是利用紅、綠、藍(lán)三元色發(fā)光管構(gòu)成的，如果能夠制成具有紅、綠、藍(lán)三元色的激光器，則可以應(yīng)用在大型顯示器的技術(shù)領(lǐng)域中。目前，波長范圍從藍(lán)色覆蓋到紫外波段的GaN系列激光器正處在研究階段。這個系列的VCSEL是解決未來圖像顯示的有力技術(shù)。在照明方面，VCSEL的電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到50％以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前的照明光源，如果它的波長能從紫外波段覆蓋到可見光區(qū)，可以期待它在照明領(lǐng)域里面也能有著廣泛的應(yīng)用前景，實現(xiàn)白光照明。例如，可調(diào)節(jié)光線強(qiáng)度的室內(nèi)照明，筆記本電腦的背景燈，交通指示燈以及戶外照明燈等許多方面。另外在氣體檢測、高密度光存儲方面也有希望得到應(yīng)用。