1、家庭系统VCSEL的定义
VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔表面发射激光器）是一种垂直于衬底面射出激光的半导体激光器。基本结构是一个“三明治”结构，由上下两个DBR反射镜和有源区这三部分组成。上下两个DBR反射镜与有源区构成谐振腔。有源区由几个量子阱组成，作为VCSEL的核心部分，决定着器件的阈值增益、激射波长等重要参数。高反射率的DBR由多层介质薄膜组组成，实现对光的反馈。为得到较小的阈值电流，DBR反射镜的反射率一般在99.5%以上。 2、VCSEL的发光原理
VCSEL常用的原材料有砷化镓、磷化铟或氮化镓等发光化合物半导体。【衬底方面，不同材料衬底厚底不同，但总体厚度约100-150um,在制作时保留300-600um厚，方便机器手抓取。外延方面，共200多层，总厚度才8-10um（无人机吊舱
包括谐振腔），外延片不能太厚，主要原因是MOCVD烤炉的时间效率（10umpbcl2
需要烤10小时）及偏差（越高越容易走形）考虑。】。发光原理方面，VCSEL与其它半导体激光发光原理一样，首先要实现是能量激发，通过外加能量激发半导体的电子由价带跃迁到导带，当电子由导带返回价带时，将能量以光能的型式释放出来。然后依靠上下两个DBR反射镜和增益物质组成的谐振腔实现共振放大，谐振腔使激发出来的光在上下两个DBR反射镜之间反射（谐振腔长200nm，来回几千次后，总路径可长达4mm），不停地通过发光区吸收光能，使受激光多次能量反馈而形成激光。 3、VCSEL的优点
VCSEL兼具低制造成本、优异性能和易集成三大优点！经过在电信、数据通信等领域多年发展，目前VCSEL已经具备耦合效率高、功耗低、传输速率快、制造成本低等优良特点。
与LED和FP激光器【法布里-珀罗激光器（FP laser）】、DFB激光器【分布反馈式激光器（DFB laser）】相比，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。
主动感知的3D摄像头技术通常使用红外光来检测目标，早期3D传感系统一般都使用LED作为红外光源。在技术方面，由于LED不具有谐振器，导致光束更加发散，在耦合性方面也
不如VCSEL。由于VCSEL在精确度、小型化、低功耗、可靠性全方面占优的情况下，现在常见的3D摄像头系统一般都采用VCSEL作为红外光源。
半导体激光器按照发射方向可以分为：边发射激光器和面发射激光器，其中边发射激光器主要有法布里-珀罗激光器（FP laser）和分布反馈式激光器（DFB laser）两种【边发射发光效率可达到70%，面发射最大到60%，平均只有40%，华芯公司目前只有35%左右】，面发射激光器目前主要指VCSEL。结构上FP激光器一般由衬底层、波导层、有源层，及金属导线层组成，普遍采用双异质结多量子阱有源层；DFB激光器在FP的基础上沿着共谐振腔外部加一层光栅，依靠光栅的选频原理来实现纵模选择，以提升激光的单性。
与传统边发射激光器相比，VCSEL在光束质量、与光纤耦合效率、腔面反射率上都具有较大优势，且因为VCSEL发射光线垂直于衬底而边发射激光器发射光线平行于衬底，因此VCSEL能够实现二维阵列而边发射激光器不行。
我们从成本优势、尺寸优势、波长热稳定性、功耗、通讯距离等方面对三种主流半导体激
光器进行比较分析
【目前光通信的干线光线激光器用边发射，但支线一般用面发射，面发射的最大极限距离是300M。目前，光通信带宽30G的,使用VCSEL会使得误码率跟不上，除非使用25G的VCSEL设备才行，但目前25ic卡防水水表G的性能还不稳定。】
触摸笔
从最近上市的具有3D摄像头的产品也能看到，红外光源由LED向VCSEL转变是必定趋势！从2016年意法半导体及AMS旗下Heptagon发布的光学模块新产品来看，均采用VCSEL作为红外线光源，且消费级产品联想Phab2 Pro AR手机与Intel Real Sense SR300也采用了VCSEL作为红外光源。
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