Y10T339 什么是“VCSEL”？
这两天，突然收到很多留言，问什么是VCSEL
简单科普一下哈
VCSEL，Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器
简单理解，这就是一种（Vertical Cavity Surface Emitting） Laser，（垂直腔面发射）激光器
什么是laser激光器？Laser，Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation受激辐射光放大器，简称激光器
激光器的目的是把光放大，VCSEL既然是一个激光器，它的放大是通过谐振实现的放大。
我们经常看到的VCSEL的光谱图，是中间放大部分展开细看的光谱，看纵轴，很多是几十个dB的坐标轴刻度。
30dB的意思是10的3次方
40dB的意思是10的4次方
50dB的意思是10的5次方
ok，通过谐振，一部分波长（频率）被放大了数百倍、数千倍，甚至数万倍...
VCSEL就是采用了Vertical Cavity垂直谐振腔 (Surface Emitting） 进行放大的那一类Laser，垂直腔结构的激光器。
垂直谐振腔是通过两组DBR实现的。DBR，Distributed Bragg Reflector，分布式布拉格（光栅）制作的反射器件。
上反射+下反射，光被来回反射，产生谐振，这两组DBR就是谐振腔。
既然是垂直谐振腔，那么对应的就有水平谐振腔吧？是的。
那为什么要选垂直谐振腔呢？为了实现“面发射”，
因为光是有方向性的，在垂直面上设立反射层，光的发射方向也是“垂直”于表面的，有的VCSEL是上表面发光，有的则是通过衬底下方发光，但都是垂直于晶圆表面的。
在光模块里的VCSEL，说实话，传输距离也短，可靠性也不好做，波长也不是理想波长，带宽也不够大....，可为什么还很执着于选择VCSEL呢？就在于“面发射”这个特点，太好了。
一个晶圆
我们的DFB激光器、EML激光器，那些个可都是边发射的结构，性能虽好吧，可侧边发光对整体工艺制造成本压力很大。
边发射需要把晶圆切开，或者“刻蚀”挖出深沟槽，才能让光发出来进行检测。
一个晶圆几千、几万颗激光器，边发射的生产制造检测成本增加很多。
用面发射，不管它是表面发射还是底面发射，都具有“低成本”的相对属性。
VCSEL是采用垂直谐振腔VC进行谐振放大的激光器L，可实现面发射SE，具有低成本的属性。
在大多数光模块里用的VCSEL其实是VCSELD，是垂直腔面发射激光器二极管（Diode）。
绝大多数的VCSEL是用的二极管电路结构，极少部分（如Finisar）用的是NPN的三极管，或者叫隧穿二极管的电路结构。
绝大多数VCSEL选择的是“低对比度”DBR光栅，对比度说的是折射率差，大多数用在光模块里的850nm波长附近的VCSEL的DBR材料的折射率分别是3.5和2.9，这就是传统的低对比度的光栅。
少部分厂家采用悬空结构，引入空气折射率约为1的特点，实现high contrast grating 高对比度光栅，折射率差越大，反射越强。但悬空会带来可靠性风险。
大多数VCSEL把光学谐振腔DBR与半导体PN电路合并，用半导体材料做DBR，兼顾了电学与光学两个维度的功能。
这就是常说的有源DBR，有源是说可以加载电流，半导体么，半瓶子醋也有醋，是吧，半字不重要，导字可用，毕竟是能导入电流的材料。
少部分厂家用的是无源DBR，就是用绝缘体的光学材料制作DBR，绝缘体么，不导电，无源。
为什么用无源DBR，是为了降低P型半导体材料的串联电阻，提高带宽。
绝大多数的VCSEL就一个垂直谐振腔，少部分VCSEL是以垂直谐振腔为主，加一组或多组辅助的水平横向谐振腔。
为什么加横向腔做辅助，可以减少激发的模式，可以提高带宽....，等等。
闲聊几句算是简单回答留言，再多内容的话也可以看一眼我整理的一份材料。
