VCSEL全称Vertical-cavitySurface-emittingLaser,是垂直腔面发射激光器,最初用于光通信领域,比如光模块中,后来开始应用于消费电子领域的3D感测方面,比如人脸识别,2017年苹果将其用在iPhone人脸识别模组,VCSEL也开始受到消费电子领域的大规模关注。

1.什么是VCSEL芯片

VCSEL本质上是一种半导体激光器,激光器是用来发射激光的装置,而半导体激光器则是以半导体材料为工作物质发射激光的器件,根据激光芯片的结构,半导体激光器可分为边发射激光器(EEL)和垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

 

在制作的过程中,VCSEL比边射型激光多了许多优点。边射型激光需要在制作完成后才可进行测试。若一个边射型激光无法运作,不论是因为接触不良或者是物质成长的品质不好,都会浪费制作过程与物质加工的处理时间。然而VCSEL可以在制造的任何过程中,测试其品质并且作问题处理,因为VCSEL的激光是垂直于反应区射出,与边射型激光平行于反应区射出相反,所以可以同时有数万个VCSEL在一个三英寸大的砷镓芯片上被处理。此外,既使VCSEL在制造的过程需要较多的劳动与较精细的材料,生产结果是可被控制的及更多可被预期的。

 

1.什么是VCSEL芯片

(图片来源于网络)

 

2.VCSEL芯片工作原理

2.VCSEL芯片工作原理

(图片来源于网络)

 

VCSEL有多方面的优点,比如:一是其出射光斑是圆形的,如上图左侧,而EEL的出射光斑是椭圆形的,VCSEL的圆形光斑更易于与光纤耦合,耦合效率比EEL的大很多;二是VCSEL的发光方向是垂直的,而EEL是从侧面出光,VCSEL垂直出光更适合用来做成二维阵列形式;三是VCSEL阈值电流很小,可以在1~2mA之间的低电流下工作,能耗低。

 

 

3.VCSEL芯片应用

应用:

(1)吸收光谱学(TDLAS)

(2)激光打印机

(3)电脑鼠标