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(gòu)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(gè)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(shí)需使用復(fù)雜昂貴的光束整形系統(tǒng)；另外，也不容易實(shí)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(lái)了許多優(yōu)勢(shì)：小的發(fā)散角和圓形對(duì)稱的遠(yuǎn)、近場(chǎng)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(shí)與多模光纖的耦合效率竟能大于90％；光腔長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)單縱模工作，動(dòng)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(gè)數(shù)量級(jí)，這導(dǎo)致許多物理特性大為改善；可以在片測(cè)試，極大地降低了開(kāi)發(fā)成本；出光方向垂直襯底，可以很容易地實(shí)現(xiàn)高密度二維面陣的集成，實(shí)現(xiàn)更高功率輸出，并且因?yàn)樵诖怪庇谝r底的方向上可并行排列著多個(gè)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(jià)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(guó)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(jì)、高質(zhì)量外延材料生長(zhǎng)、工藝等諸多關(guān)鍵技術(shù)，目前國(guó)外的研究主要集中在德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)等。 德國(guó)Ulm大學(xué)采用大直徑（320微米）器件實(shí)現(xiàn)單管連續(xù)890mW，19個(gè)直徑80微米器件列陣實(shí)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(guó)加州大學(xué)采用1000個(gè)直徑45微米的列陣實(shí)現(xiàn)脈沖5W輸出。美國(guó)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(guò)腔內(nèi)倍頻獲得了42mW的藍(lán)光高功率輸出。美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室光泵浦垂直腔單管器件，實(shí)現(xiàn)980nm波長(zhǎng)輸出，脈沖功率達(dá)到4.4W。 中國(guó)科學(xué)院光電研究院已經(jīng)在國(guó)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(guó)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(duì)壓倒性優(yōu)勢(shì)； （3）光纖激光開(kāi)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(yùn)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(huì)成為激光市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。 在光纖通信方面，目前VCSEL市場(chǎng)空前發(fā)展，并在北美替代高價(jià)位的LD用于千兆、萬(wàn)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(zhǎng)。雖然目前通信市場(chǎng)萎縮，但據(jù)美國(guó)E1ectroniCast公司最近預(yù)測(cè)，全球用于光通信的VCSEL激光收發(fā)機(jī)的需求量在未來(lái)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(lái)的中國(guó)將是最大的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)市場(chǎng)，利用VCSEL／Pin陣列實(shí)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(huì)大大促進(jìn)國(guó)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(cuò)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(gè)瓶頸，而導(dǎo)入VCSEL陣列則可以解決這個(gè)問(wèn)題。采用數(shù)千個(gè)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(guò)去的單個(gè)激光管，VCSEL的陣列集成結(jié)構(gòu)可以同時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)系列的VCSEL是解決未來(lái)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(zhǎng)能從紫外波段覆蓋到可見(jiàn)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(shí)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(cè)、高密度光存儲(chǔ)方面也有希望得到應(yīng)用。