半導體激光技術已經成為二十世紀發展最快、成果多、學科滲透廣、應用范圍大的綜合性高新技術。半導體激光器體積? ⒅亓殼?、效率高、寿命长，广泛用釉忊纤通袛Q⒐庀思す餛鰲⒖占渫ㄐ擰⒓す庀允盡⒓す獠餼?、激光引袛Q⒓す庹彰鰲⒏佟⒅頻?、目睍隙别、惰€購橢旅さ攘煊頡? 半導體激光器可以分為邊發射和面發射兩種。其中，邊發射半導體激光器目前已發展的比較成熟，然而，由于其光束是橢圓形的，在相互垂直的兩個軸上發散角相差比較大，光束質量比較差，因此，在使用時需使用復雜昂貴的光束整形系統；另外，也不容易實現二維列陣集成。 垂直腔面發射激光器（VCSEL）是一種垂直表面出光的新型激光器。與傳統邊發射激光器不同的結構帶來了許多優勢：小的發散角和圓形對稱的遠、近場分布使其與光纖的耦合效率大大提高，而不需要復雜昂貴的光束整形系統,現已證實與多模光纖的耦合效率竟能大于90％；光腔長度極短，導致其縱模間距拉大，可在較寬的溫度范圍內實現單縱模工作，動態調制頻率高；腔體積減小使得其自發輻射因子較普通端面發射激光器高幾個數量級，這導致許多物理特性大為改善；可以在片測試，極大地降低了開發成本；出光方向垂直襯底，可以很容易地實現高密度二維面陣的集成，實現更高功率輸出，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，所以非常適合應用在并行光傳輸以及并行光互連等領域，它以空前的速度成功地應用于單通道和并行光互聯，以它很高的性能價格比，在寬帶以太網、高速數據通信網中得到了大量的應用；最吸引人的是它的制造工藝與發光二極管(LED)兼容，大規模制造的成本很低。 國內外技術、應用現狀、應用領域 由于大功率垂直腔面發射激光器研究涉及到材料結構設計、高質量外延材料生長、工藝等諸多關鍵技術，目前國外的研究主要集中在德國、美國、英國等。 德國Ulm大學采用大直徑（320微米）器件實現單管連續890mW，19個直徑80微米器件列陣實現連續1.4W（相當于功率密度1kW/cm2）和納秒窄脈沖10W的光輸出。美國加州大學采用1000個直徑45微米的列陣實現脈沖5W輸出。美國Novalux公司2003年利用連續1W輸出的980nm垂直腔面發射激光器通過腔內倍頻獲得了42mW的藍光高功率輸出。美國Sandia國家實驗室光泵浦垂直腔單管器件，實現980nm波長輸出，脈沖功率達到4.4W。 中國科學院光電研究院已經在國際上首次研制出大直徑高功率垂直腔面發射半導體激光器，處于國際領先水平。 由于半導體激光器體積? ⒅亓殼?、效率高、寿命长、功耗低，而垂直腔面发射激桂Q饔志哂瀉芎玫墓饈柿?，可以广泛应用釉忊纤通袛Q⒐庀思す餛鰲⒖占渫ㄐ擰⒓す庀允盡⒓す獠餼?、激光引袛Q⒓す庹彰鰲⒏俚攘煊頡＠紓? 光纖激光器具有體積? ⒛芎牡?、寿命长、稳定性高、免维护、多波段等特睁崿它译s旁降墓饈柿俊⑽榷ǖ男閱堋⒊叩墓獾繾恍?，赢得了衷溹激光业闹R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激光應用領域內都具有絕對壓倒性優勢； （3）光纖激光開辟了許多傳統激光望塵莫及的嶄新應用領域； （4）光纖激光器以其超高的可靠性，卓越的光束質量，低廉的運行成本，為激光加工行業建立了新的標準； （5）光纖激光器以其低廉合理的生產成本，將在短期內替代大部分傳統的燈泵浦、二極管泵浦Nd:YAG激光系統，并在激光切割及焊接領域中替代70%左右的軸流CO2激光系統。光纖激光不久將會成為激光市場的主流產品。 在光纖通信方面，目前VCSEL市場空前發展，并在北美替代高價位的LD用于千兆、萬兆以太數據通信網的建設，導致了高速VCSEL收發模塊需求爆炸性地增長。雖然目前通信市場萎縮，但據美國E1ectroniCast公司最近預測，全球用于光通信的VCSEL激光收發機的需求量在未來5年內仍將以每年35％的速率遞增，到2006年將達到20億美元。未來的中國將是最大的數據通信網市場，利用VCSEL／Pin陣列實現10 Gbit／s乃至40 Gbit／s的甚短距離(VSR)并行光互聯及大容量交換設備和傳輸設備間高密度的背板連接，將會大大促進國內數據通信網和通信設備的發展。 VCSEL在其他方面也有不錯的應用前景。在光打印方面，激光打印機中的多邊鏡等光掃描技術的電子化是多年未能解決的課題，隨著技術的發展，已逐步得到改善。如果采用LED陣列，電能消耗是個瓶頸，而導入VCSEL陣列則可以解決這個問題。采用數千個VCSEL構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的陣列集成結構可以同時進行多行的掃描。這可以大大提高激光打印機的掃描速度并相應延長其使用壽命。在光顯示方面，通常的顯示器都是利用紅、綠、藍三元色發光管構成的，如果能夠制成具有紅、綠、藍三元色的激光器，則可以應用在大型顯示器的技術領域中。目前，波長范圍從藍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。在照明方面，VCSEL的電光轉換效率達到50％以上，遠遠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，可以期待它在照明領域里面也能有著廣泛的應用前景，實現白光照明。例如，可調節光線強度的室內照明，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用。