VCSEL智能像素

垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)及其阵列是一种新型的半导体激光器，是光子学器件在集成化上的一项重大突破，它可以充分发挥光子的平行操作能力，在光互连、光通信、图像信号处理、模式识别和神经网络、激光打印、光存储读/写光源等领域具有广阔的应用前景。垂直腔面发射激光器与侧向出光的边发射激光器在结构上有着很大的不同，其输出光垂直于衬底。这种独特的器件结构易于实现二维平面阵列，小发散角和对称的远近场分布，使得其与光纤的耦合效率大为提高。短腔长导致纵模间距较大，在较宽的温度范围内易于得到单纵模工作，动态调制频率高。微腔效应使得自发发射因子较普通边发射激光器有几个量级的提高，导致许多物理特性大为改善，能够实现极低阈值电流工作。

最近，国际上有许多研究单位和公司都加入了VCSEL的研制工作，包括日本的东京工业大学、NBC公司、NTT光电实验室等，美国的Lucent技术研究所(原ATT Bell Lab)、California大学(UCSB)、南加州大学、Texas大学、Cornell大学、Sandia国家实验室、Motorola、HP、Honeywell等，德国的Ulm大学，以及英国、韩国和其他国家的一些研究机构。

从20世纪80年代末期到90年代，随着新材料发现和器件工艺水平的逐步提高，特别是一些关键制备工艺的引入，VCSEL及其列阵的研制工作已取得许多重大突破，波长范围覆盖了从可见光到中红外的各个波段，并取得了惊人的进展，器件性能大为提高，在最近的两三年，VCSEL己经开始逐步走向实用化阶段。

我国从90年代初期也开始了VCSEL的研制工作，主要单位有中国科学院半导体研究所、吉林大学和北京大学等，并取得较大的成绩，实现了GaAs/AlGaAs、InGaAs/GaAs VCSEL的室温连续激射。