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VCSEL是指從垂直于襯底面射出激光的一種新型結(jié)構(gòu)的半半導(dǎo)體激光器，以砷化鎵半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)研制。

VCSEL主要有三種結(jié)構(gòu)： 45°鏡面型、光柵耦合性、垂直腔型。

VCSEL主要結(jié)構(gòu)分兩部分：中心是有源區(qū)，包括體異質(zhì)結(jié)和量子阱兩種結(jié)構(gòu)；其側(cè)向結(jié)構(gòu)可分為增益導(dǎo)引和環(huán)行掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)兩種。

VCSEL的制作過程：VCSEL的各個半導(dǎo)體層是采用分子束外延（MBE）或金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）方法在GaAs襯底上外延生長而形成的，大約需要100多層，每層的厚度只有幾納米，在外延生長過程中要確保整個外延層的均勻性。

VCSEL特點：與傳統(tǒng)發(fā)射激光器相比優(yōu)點——

·具有較小的原場發(fā)散角，發(fā)射光束窄且圓，易與光纖進行耦合；

·閾值電流低；

·調(diào)制頻率高；

·在很寬的溫度和電流范圍內(nèi)均以單縱橫模工作；

·不必解理，即可完成工藝制作和檢測，成本低；

·易于實現(xiàn)大規(guī)模陣列及光電集成。

VCSEL應(yīng)用領(lǐng)域： VCSEL從誕生起就作為新一代光存儲和光通信應(yīng)用的核心器件，應(yīng)用在光并行處理、光識別、光互聯(lián)系統(tǒng)、光存儲等領(lǐng)域。隨著工藝、材料技術(shù)改進，VCSEL器件在功耗、制造成本、集成、散熱等領(lǐng)域的優(yōu)勢開始顯現(xiàn)，逐漸應(yīng)用于工業(yè)加熱、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療設(shè)備等商業(yè)級應(yīng)用以及3D感知等消費級應(yīng)用。未來，隨著智能化信息世界的不斷發(fā)展，VCSEL將廣泛應(yīng)用在消費電子3D成像、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心/云計算、自動駕駛等領(lǐng)域。其中，VCSEL在消費電子領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，VCSEL可用來進行智能手機人臉識別、無人機避障、VR/AR、掃地機器人、家用攝像頭等。

（1）消費電子3D成像：VCSEL是消費電子視覺成像、三維感應(yīng)的基礎(chǔ)元器件，預(yù)計2020年，僅智能手機為VCSEL市場貢獻超過20億美元的收入。

（2）物聯(lián)網(wǎng)：VCSEL是物聯(lián)網(wǎng)的重要傳感器件，預(yù)計2025年，全球?qū)⒂袛?shù)十億設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)，全球物聯(lián)網(wǎng)市場有望超過30萬億美元。

（3）數(shù)據(jù)中心/云計算：VCSEL用于數(shù)據(jù)中心，預(yù)計2020年，全球VCSEL數(shù)據(jù)通訊的市場規(guī)模將達到100億美元。

（4）自動駕駛：VCSEL應(yīng)用于自動駕駛中的車身通訊、傳感器等，預(yù)計到2030年，激光雷達的使用數(shù)量將超過3億枚。