什么是VCSEL？VCSEL的优点和应用介绍
什么是VCSEL？
VCSEL（Vertical－cavity surface－emitting laser），即垂直腔面发射激光器，是集高输出功率和高转换效率和高质量光束等优点于一身，相比于LED 和边发射激光器EEL，在精确度、小型化、低功耗、可靠性等角度全方面占优。
VCSEL的结构与原理
VCSEL 器件有两种基本结构，一种是顶发射结构：采用MOCVD 技术在n 型GaAs 衬底上生长而成，以DBR 作为激光腔镜，量子阱有源区夹在n－DBR 和p－DBR 之间。另一种是底发射结构，一般用于产生976－1064nm 波段，通常将衬底减薄到150μm 以下以减少衬底吸收损耗，再生长一层增透膜以提高激光光束质量，最后将增益芯片安装在热沉上。
VCSEL有哪些优点？
VCSEL结构独特，具有许多优异的特性，如：
（1）体积小；
（2）阈值电流低，功耗低；
（3）调制带宽高；
（4）圆形光束，易与光纤耦合；
（5）在片测试，降低测试成本；
（6）二维阵列排列；
（7）成本低，等等。
VCSEL有哪些应用？
VCSEL应用非常广泛，如：
（1）数据通讯；
（2）光传感；
（3）面部识别；
（4）激光打印；
（5）激光显示；
（6）激光照明；
（7）汽车电子；
（8）激光加工；
（9）消费电子；
（10）原子传感；
（11）激光雷达等。
PL系列窄脉冲电流源是普赛斯仪表针对大功率激光器（VCSEL激光器、大功率LED、激光器阵列）LIV测试而研制的，具有输出电流脉冲窄、输出脉冲电流大、支持脉冲光功率检测等功能。输出脉冲宽度最小可至100nS，输出最大脉冲电流30A。
VCSEL和其它半导体激光器性能对比
有源层体积极小，从而可以获得极低的工作阈值；
波长和阈值对温度变化相对不太敏感；
腔长量级与波长相近，可实现单纵模出射；
可得到较大的驰豫振荡频率，从而实现较高的调制频率；
出射圆形光斑，易于与光纤耦合；
封装简易，且可以形成二维激光阵列；
预期工作寿命达 10 万小时及以上
VCSEL器件的主要应用领域及市场规模
消费电子3D成像：VCSEL是消费电子视觉成像、三础元器件。例如使用集成VCSEL的泛光照明器和红外点阵投影器进行3D人脸识别；利用集成VCSEL的飞行时间（ToF）测距传感器检测人脸与手机屏幕的距离。
物联网：VCSEL是物联网的重要传感器件，预计2025年，全球将有数十亿设备接入物联网。
数据中心／云计算：过去10年间，商业化大量生产的850nm VCSEL光连线方案，数据传输率已经提高到每通道25Gbit／s，采用VCSEL阵列的平行光纤发射器产品更超过100Gbit／s。大力推进了VCSEL用于数据中心与云计算的短距离的数据传输市场。预计2020年，全球VCSEL数据通讯的市场规模将达到100亿美元。
自动驾驶：VCSEL应用于自动驾驶中的车身通讯、驾驶员防疲劳驾驶传感器等，预计到2030年，激光雷达的使用数量将超过3亿枚。
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2021-05-19
