垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）是一個相對較新的半導體激光器的類型，VCSEL的首次在20世紀80年代中期發(fā)明的。 VCSEL的很快，獲得了作為一個卓越的技術為短距離應用，如光纖通道，以太網和內部系統(tǒng)的連接等聲譽。然后，VCSEL的商業(yè)可用性（1996）首兩年內，成為局域網的首選技術，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的結構

半導體激光器包括在彼此頂部生長在基板上（“EPI”）的半導體材料層。 VCSEL和邊緣發(fā)射器，這種增長是典型的分子束外延（MBE）或有機金屬化學氣相沉積（MOCVD）增長反應堆。相應增長晶圓處理單個設備。

在VCSEL，活性層是夾在兩個高反射率的幾個四分之一波長厚層交替的高和低折射率半導體鏡（稱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，光垂直振蕩設備的頂部（或底部），并通過層層逃脫。無論是富鋁層的選擇性氧化，離子注入，或者對于某些應用，通常是通過電流和/或光學禁閉。的VCSEL可設計為“頂部發(fā)光”（EPI /空氣界面）或“自下而上排放”，其中“結點”焊接散熱更有效率，例如要求的情況下（通過透明基板）。

相比之下，邊發(fā)射器是由切塊從晶圓的切割酒吧。由于空氣和半導體材料之間的對比折射指數高，兩個裂面作為鏡子。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。這個簡單的VCSEL和邊緣發(fā)射極之間的結構性差異，具有重要的意義。由于#p#分頁標題#e#VCSEL的種植，加工和測試，同時仍然在晶圓形式，有顯著的經濟能力進行并行處理設備，即設備的利用率和產量最大化，成立時間和勞動含量的規(guī)模最小化。在一個VCSEL的情況下，鏡子和活躍的地區(qū)依次堆放沿Y軸外延生長期間。 VCSEL的晶片接著形成的電子觸點，通過蝕刻和金屬化步驟。此時晶圓去測試個人激光設備的特點是一個傳遞失敗的基礎上。最后，晶圓是肉丁和分級或者更高級別的裝配的激光器（通常> 95％）或報廢（通常<5％）。

在一個簡單的法布里 - 珀羅邊緣發(fā)射的成長過程中也會發(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。晶圓外延式增長后，經過金屬化步驟，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軸邊緣形成設備的鏡像。這種涂料是一種邊緣發(fā)射器的關鍵工藝步驟，任何涂料的不完善將導致在早期由于catastrophical光學損傷（COD）的設備和災難性的失敗。這種涂層的步驟后，晶圓條肉丁，形成離散激光芯片，然后再安裝到運營商。最后，激光設備進入測試。同樣重要的是要明白，VCSEL的消耗更少的材料：在一個3英寸晶圓的情況下，激光制造商可興建約15000 VCSEL器件或類似的權力水平的約4000名邊緣發(fā)射器。除了這些優(yōu)勢，VCSEL的也表現出優(yōu)良的動態(tài)性能，如低閾值電流（幾微安），噪音低，操作和高速數字調制（10 GB /秒）。此外，盡管VCSEL的一直局限于低功耗應用 - 在最幾毫瓦特 - 他們的內在潛力的生產加工大2 - D數組非常高的權力。相比之下，邊發(fā)射器不能處理的2 - D陣列。