VCSEL智能像素

垂直腔面發射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)及其陣列是一種新型的半導體激光器，是光子學器件在集成化上的一項重大突破，它可以充分發揮光子的平行操作能力，在光互連、光通信、圖像信號處理、模式識別和神經網絡、激光打印、光存儲讀/寫光源等領域具有廣闊的應用前景。垂直腔面發射激光器與側向出光的邊發射激光器在結構上有著很大的不同，其輸出光垂直于襯底。這種獨特的器件結構易于實現二維平面陣列，小發散角和對稱的遠近場分布，使得其與光纖的耦合效率大為提高。短腔長導致縱模間距較大，在較寬的溫度范圍內易于得到單縱模工作，動態調制頻率高。微腔效應使得自發發射因子較普通邊發射激光器有幾個量級的提高，導致許多物理特性大為改善，能夠實現極低閾值電流工作。

最近，國際上有許多研究單位和公司都加入了VCSEL的研制工作，包括日本的東京工業大學、NBC公司、NTT光電實驗室等，美國的Lucent技術研究所(原ATT Bell Lab)、California大學(UCSB)、南加州大學、Texas大學、Cornell大學、Sandia國家實驗室、Motorola、HP、Honeywell等，德國的Ulm大學，以及英國、韓國和其他國家的一些研究機構。

從20世紀80年代末期到90年代，隨著新材料發現和器件工藝水平的逐步提高，特別是一些關鍵制備工藝的引入，VCSEL及其列陣的研制工作已取得許多重大突破，波長范圍覆蓋了從可見光到中紅外的各個波段，并取得了驚人的進展，器件性能大為提高，在最近的兩三年，VCSEL己經開始逐步走向實用化階段。

我國從90年代初期也開始了VCSEL的研制工作，主要單位有中國科學院半導體研究所、吉林大學和北京大學等，并取得較大的成績，實現了GaAs/AlGaAs、InGaAs/GaAs VCSEL的室溫連續激射。