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垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）是一個(gè)相對(duì)較新的半導(dǎo)體激光器的類(lèi)型，VCSEL的首次在20世紀(jì)80年代中期發(fā)明的。 VCSEL的很快，獲得了作為一個(gè)卓越的技術(shù)為短距離應(yīng)用，如光纖通道，以太網(wǎng)和內(nèi)部系統(tǒng)的連接等聲譽(yù)。然后，VCSEL的商業(yè)可用性（1996）首兩年內(nèi)，成為局域網(wǎng)的首選技術(shù)，有效地取代了邊發(fā)射激光器。這一成功主要是由于VCSEL的降低了制造成本和高可靠性的邊緣發(fā)射器相比。

VCSEL的結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體激光器包括在彼此頂部生長(zhǎng)在基板上（“EPI”）的半導(dǎo)體材料層。 VCSEL和邊緣發(fā)射器，這種增長(zhǎng)是典型的分子束外延（MBE）或有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積（MOCVD）增長(zhǎng)反應(yīng)堆。相應(yīng)增長(zhǎng)晶圓處理單個(gè)設(shè)備。

在VCSEL，活性層是夾在兩個(gè)高反射率的幾個(gè)四分之一波長(zhǎng)厚層交替的高和低折射率半導(dǎo)體鏡（稱(chēng)為分布式布拉格反射鏡，或DBRS）。這些反射鏡的反射率通常范圍在99.5--99.9％。因此，光垂直振蕩設(shè)備的頂部（或底部），并通過(guò)層層逃脫。無(wú)論是富鋁層的選擇性氧化，離子注入，或者對(duì)于某些應(yīng)用，通常是通過(guò)電流和/或光學(xué)禁閉。的VCSEL可設(shè)計(jì)為“頂部發(fā)光”（EPI /空氣界面）或“自下而上排放”，其中“結(jié)點(diǎn)”焊接散熱更有效率，例如要求的情況下（通過(guò)透明基板）。

相比之下，邊發(fā)射器是由切塊從晶圓的切割酒吧。由于空氣和半導(dǎo)體材料之間的對(duì)比折射指數(shù)高，兩個(gè)裂面作為鏡子。因此，在邊緣發(fā)射器的情況下，光振蕩平行的層和逃逸副作用的方法。這個(gè)簡(jiǎn)單的VCSEL和邊緣發(fā)射極之間的結(jié)構(gòu)性差異，具有重要的意義。由于#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#VCSEL的種植，加工和測(cè)試，同時(shí)仍然在晶圓形式，有顯著的經(jīng)濟(jì)能力進(jìn)行并行處理設(shè)備，即設(shè)備的利用率和產(chǎn)量最大化，成立時(shí)間和勞動(dòng)含量的規(guī)模最小化。在一個(gè)VCSEL的情況下，鏡子和活躍的地區(qū)依次堆放沿Y軸外延生長(zhǎng)期間。 VCSEL的晶片接著形成的電子觸點(diǎn)，通過(guò)蝕刻和金屬化步驟。此時(shí)晶圓去測(cè)試個(gè)人激光設(shè)備的特點(diǎn)是一個(gè)傳遞失敗的基礎(chǔ)上。最后，晶圓是肉丁和分級(jí)或者更高級(jí)別的裝配的激光器（通常> 95％）或報(bào)廢（通常<5％）。

在一個(gè)簡(jiǎn)單的法布里 - 珀羅邊緣發(fā)射的成長(zhǎng)過(guò)程中也會(huì)發(fā)生沿Y軸，但只創(chuàng)造了活躍的地區(qū)如鏡涂料后沿Z軸。晶圓外延式增長(zhǎng)后，經(jīng)過(guò)金屬化步驟，隨后沿X軸切割，形成了一系列的晶圓條。晶圓條，然后堆放和裝入涂層夾具。然后涂上晶圓條的Z軸邊緣形成設(shè)備的鏡像。這種涂料是一種邊緣發(fā)射器的關(guān)鍵工藝步驟，任何涂料的不完善將導(dǎo)致在早期由于catastrophical光學(xué)損傷（COD）的設(shè)備和災(zāi)難性的失敗。這種涂層的步驟后，晶圓條肉丁，形成離散激光芯片，然后再安裝到運(yùn)營(yíng)商。最后，激光設(shè)備進(jìn)入測(cè)試。同樣重要的是要明白，VCSEL的消耗更少的材料：在一個(gè)3英寸晶圓的情況下，激光制造商可興建約15000 VCSEL器件或類(lèi)似的權(quán)力水平的約4000名邊緣發(fā)射器。除了這些優(yōu)勢(shì)，VCSEL的也表現(xiàn)出優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能，如低閾值電流（幾微安），噪音低，操作和高速數(shù)字調(diào)制（10 GB /秒）。此外，盡管VCSEL的一直局限于低功耗應(yīng)用 - 在最幾毫瓦特 - 他們的內(nèi)在潛力的生產(chǎn)加工大2 - D數(shù)組非常高的權(quán)力。相比之下，邊發(fā)射器不能處理的2 - D陣列。