垂直腔面發(fā)射激光器的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

1、標(biāo)題:垂直腔面發(fā)射激光器的研究進(jìn)展及其應(yīng)用發(fā)信站：紫金飛鴻（2002年01月09日16:06:43星期三,站內(nèi)信件垂直腔面發(fā)射激光器的研究進(jìn)展及其應(yīng)用王莉陳弘達(dá)潘鐘黃永箴吳榮漢（中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所北京100083摘要:垂 直腔面發(fā)射激光器VCSEL具有常規(guī)半導(dǎo)體激光器不可比擬的優(yōu)點其光束是園形的 易于實現(xiàn)與光纖的高效耦合VCSEL的有源區(qū)尺寸可做得非常小以獲得高封裝密度 和低閾值電流適宜的設(shè)計可將激光二極管制成簡單的單片集成二維列陣以實現(xiàn)二維 光數(shù)據(jù)處理所用的激光源芯片生長后無須解理封裝即可進(jìn)行在片實驗由于VCSEL的優(yōu)良性能從而獲得 了國內(nèi)外科技界企業(yè)界的高度關(guān)注本文對這種器件的性能開

2、發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用作簡要的概述關(guān)鍵詞垂直腔面發(fā)射激光器光纖通信光網(wǎng)絡(luò)光互連1引言近年來由于人們對于超長距離超高速千兆比特/秒（Gbit/s及至兆兆比特/秒（Tbit/s光纖網(wǎng)絡(luò)的需求對于高性能低成本光互聯(lián)網(wǎng)的需求以及對于光學(xué)存貯密度 的不斷提高的要求使一種極其優(yōu)秀的異型半導(dǎo)體激光器垂直腔面發(fā)射激光器 （VCSEL應(yīng)運而生1979年東京工業(yè)大學(xué)的Iga提出了垂直腔面發(fā)射激光器的思想并 于1988年研制出首枚VCSEL器件自誕 生之日起其優(yōu)異的性能就獲得了人們的青 睞科學(xué)家們以極大的熱情投身到它的研究和開發(fā)中去使其蓬勃發(fā)展短短的十幾年來其波長材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域都得到迅猛發(fā)展部份產(chǎn)品進(jìn)入市場據(jù)美國Cousu

3、ltancy日ectroniCast公司最近預(yù)測1僅就用于全球消費的VCSE L基光 收發(fā)機而言2003 年VCSEL將達(dá)到11.43億美元2008年將達(dá)到近60億美元2垂直腔面發(fā)射激光器性能及結(jié)構(gòu)2 . 1垂直腔面發(fā)射激光器的特性垂直腔面發(fā)射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser 簡稱 VCSEL 及其 陣列是一種新型半導(dǎo)體激光器它是光子學(xué)器件在集成化方面的重大突破VCSEL與常規(guī)的側(cè)向出光的端面發(fā)射激光器在結(jié)構(gòu)上有著很大的不同端面發(fā)射激光器的出射 光垂直于芯片的解理平面（見圖12與此相反VCSEL的發(fā)光束垂直于芯片表面（見 圖2這種光腔取向的不

4、同導(dǎo)致 VCSE L的性能大大優(yōu)于常規(guī)的端面發(fā)射激光器 圖 1端面發(fā)射的常規(guī)半導(dǎo)體激光器圖 2垂直腔面發(fā)射激光器這種性能獨特的VCSEL 易于實現(xiàn)二維平面列陣，而端面發(fā)射激光器由于是側(cè)面出光而難以 實現(xiàn)二維列陣小 發(fā)散角和園形對稱的遠(yuǎn)近場分布使其與光纖的耦合效率大大提高現(xiàn)已證實與多模光纖的耦合效率大于90%而端面發(fā)射激光器由于發(fā)散角大且光束的空間分布是非 對稱的128飛通光電子技術(shù)2001年9月因此很難提高其耦合效率由于 VCSEL的 光腔長度極短導(dǎo)致縱模間距拉大可在較寬的溫度范圍內(nèi)得到單縱模工作動態(tài)調(diào)制 頻率高腔體積減小使得其自發(fā)輻射因子較普通端面發(fā)射激光器高幾個數(shù)量級這導(dǎo)致許多物理特性大為

5、改善如能實現(xiàn)極低閾值甚至無閾值激射可大大降低器件功耗和熱能耗由于從表面出光無須像常規(guī)端面發(fā)射激光器那樣必須在外延片解理封 裝后才能測試它可以實現(xiàn)在片測試這導(dǎo)致工藝簡化大大降低制作成本此外其工藝與平面硅工藝兼容便于與電子器件實現(xiàn)光電子集成2.2 VC S E L的基本結(jié)構(gòu)典型的VCSEL結(jié)構(gòu)示于圖32通常僅約20nm厚的三量子阱發(fā)光區(qū)夾在稱之 為Bragg反射器的兩組高反射率平面鏡 之間頂部和底部的Bragg反射器由交替生 長的不同X和Y組分的半導(dǎo)體薄層組成相鄰層之間的折射率差使每組疊層的Bragg波長附近的反射率達(dá)到極高（99%的水平Bragg反射鏡中的每層厚度為出射 光工作波長的四分之一需要

6、制作的高反射率鏡的對數(shù)根據(jù)每對層的折射率而定激 光器的偏置電流流過所有鏡面組它們被高摻雜以便減小串聯(lián)電阻有源區(qū)由提供光增益的量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成典型的量子阱數(shù)為1 4個量子阱被置于諧振腔內(nèi)駐波圖形的最大處附近以便獲得最大的受激輻射效率。3 VCSEL的發(fā)展水平3 . 1 0.8 5 m 及 0.9 8 m 波段 V C S E L0.85 m GaAs/AlGaAs 及 0.98 m InGaAs/GaAs 系列的 VCSEL 已趨于成熟1當(dāng) GaAs/AlG aAs量子阱VCSEL的腔面積做到2 2 m2時其閾值電流低達(dá)90 A頻率響 應(yīng)40GHz工作效率 達(dá)47%在誤碼率（BER<10-1

7、2時其傳輸速率高達(dá)到10Gb/s最近 Lucent公司采用0.85 m VCSEL與新型多模光纖耦合實現(xiàn)了超過 1.6km 10Gb/s的傳 輸實驗0.85 m VCSEL目前已實現(xiàn)了 商用化Honeywell公司典型的SV3639器件性 能如下 波長850nm模式單縱模和單橫模 驅(qū)動電壓1.8V驅(qū)動電流1 7mA閾值電流 100 A輸出功率0.5 1mW（在1mA驅(qū)動電流下 上升/下降時間200Ps斜率效率 0.3mW/mA相對強度噪聲-130dB/Hz在集成面陣方面據(jù)最新報道：Honeywell公司研 制的108 34 VCSEL集成面陣成品率高達(dá)94%3.2 1 . 3 m 和 1 .

8、5 5 m V C S E L1.3 m和1.55 m VCSEL除具有上述VCSEL的各種特點外還具有處于光纖的低 色散和低衰減窗口的特點它可作為低成本高性能激光光源在光纖通信網(wǎng)絡(luò)高速數(shù) 據(jù)傳輸并行光互連等方面具有廣泛的應(yīng)用前景特別是在中長距離高速傳輸方面具 有0.85 m及0.98 m VC SEL無法比擬的優(yōu)點將來的光纖到戶和光纖到路邊等的實 施必將給1.3 m和1.55 m VCSEL提供廣闊市場1.3 m VCSEL是極具潛力的器件 Honeywell的Ashton相信如果驅(qū)動電流低于 1mA速率高 于1GHz的1.3 m VCSEL 的價格具有很大競爭力的話會淘汰 0.85 m V

9、CSEL1目前InP基1.3N話口 1.55 m VCSEL的研究取得了一定的進(jìn)展1,2,5但是由于InP系弱電子限制，導(dǎo)致載流子泄 漏此外由于這種材料系統(tǒng)的大的非輻射復(fù)合以及電流限制結(jié)構(gòu)及高反圖3 VCSEL結(jié)構(gòu)示意圖 第1卷第3期飛通光電子技術(shù)129射率Bragg反射鏡（DBR制備十分困 難等原因1,3使InP基的InGaAsP VCSEL研究進(jìn)展 緩慢 最近對開拓1.3 m帶隙新 材料的愿望科學(xué)家們采用了傳統(tǒng)合金材料 -錢鈿氮種（GaInNAs來制作VCSEL GaAs基的GaInNAs是一種極有前途的長波長通信用新材料4,5 GaInNAs /GaAs有 著非常好的電子限制導(dǎo)帶差大于

10、300meV因此特征溫度T0可望有顯著的提高（超過 150K當(dāng)In原子引入GaAs形成GaInAs合金時品格常數(shù)將增大禁帶寬度將減小而 當(dāng)N原子引入GaAs形成GaNAs合金時品格常數(shù)將減小禁帶寬度將減小因此調(diào)整GaInNAs中In與N的含量可以得到與GaAs晶格匹配的直接帶隙材料或應(yīng)變量子 阱材料而其波長范圍可從1.0 m覆蓋到2.1 m不言而喻GaInNAs材料是一種潛在的極有發(fā)展前景的 VCSEL材料極有 可能取代InP系材料未來的新器件將用于長波長高速寬帶光通信美國Sandia國家實驗室的科學(xué)家們用 MBE和MOCVD技術(shù)制作GaInNAs/GaAs VCSEL4并取得 突破性進(jìn)展他們

11、已研制出該材料的端面發(fā)射激光器，并有望于今年年底研制出VCSEL 德國 Wurzburg 大學(xué)的 M Reinhardt 等人6報道了第一支 GaAs 基 1.3 r# 縱模分布反饋激光器有源層為InGaNAs的雙量子阱結(jié)構(gòu)其閾值電流密度低于 1kA/cm2 Sandia國家試驗室的 Meanw hile等人聲稱在 GaAs上生長出了第一支該材 料的電泵浦1.3 pm VCSEIM輸出功率為60仙W在高達(dá)55C時仍可CW工作閾值電 流在1.5 10mA之間一種在GaAs上生長的GaAsSbN材料有可能擔(dān)當(dāng)制作更長波 長VCSEL的重任法國France Telecom R&D的Giova

12、nni Ungaro等人對該材料進(jìn)行 了詳細(xì)的組分和發(fā)光特性的研究實 現(xiàn)了 1.3仙mfe致發(fā)光此外一種含鎧Tl的 TlInGaAs/InP材料的帶隙跨度為0.75 0.1eV,即波長范圍為1.65 12 m Osaka學(xué)的 H. Asahi等人通過試驗證實該種材料具有優(yōu)良的波長溫度穩(wěn)定性隨著Tl含量的增加波長隨溫度的變化率下降當(dāng) Tl含量為13%時溫度變化率為0.03meV/K即是0. 04nm/K,而相應(yīng)的InGaAsP/InP卻為0.1nm/K因此它在波分復(fù)用中有重要的潛在意 義然而研究此種材料的最大障礙是它的劇毒性3.3 多波長V C S E L列陣2 可調(diào)諧VCSEL陣列在局域網(wǎng)長距

13、離超大容量信息傳輸方面的應(yīng)用蘊藏著巨大 的潛力它可提供更多的自由度波長使密集波分復(fù)用（DWDM成為可能極大地提高 系統(tǒng)的容量和傳輸速率密集波分復(fù)用系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一就是多波長激光器陣列 采用過生長（overgrowth波長調(diào)節(jié)技術(shù)比其它生長技術(shù)更有吸引力過生長技術(shù)之一 的多步刻蝕法是采用將GaAs層陽極氧化然后移走氧化層的方法 J.H.Shin和 B.S.Yoo使用該法 制作了從0.855 0.862 m波段的非常窄的等間隔波長的八信道多波長VCSEL列陣其平均波 長間隔為0.94nm由于采用SiNx調(diào)節(jié)層代替GaAs調(diào) 節(jié)日層的多步刻蝕法產(chǎn)生了上述信道 SiN x的折射率幾乎是GaAs的一半

14、因此對于 相同目標(biāo)的波長間隔其控制厚度的能力幾乎是 GaAs的兩倍此外SiNx刻蝕方案可 應(yīng)用到任意波長系統(tǒng)如1.55 m光譜范圍和可見光波長范圍這一 結(jié)果說明以大容量 DWDM應(yīng)用為目的用過生長波長調(diào)諧技術(shù)精確分割 VCSEL列陣波長是可行的3.4VC SEL列陣用于激光照排激光雷達(dá)光通信和泵浦固態(tài)及光纖激光器的大功 率列陣所需的功率密度和亮度的實用化 VCSEL系統(tǒng)尚未得到證實為了充分挖掘 VCSEL列陣的潛力有效辦法是需提 高它們的峰值功率密度并將制作成本降至低于 端面發(fā)射激光器列陣的水平2迄今為止所實 現(xiàn)的最高功率密度是M Grabherr等 人制作的由23個單元組成的列陣脈沖功率為

15、300W/cm2和美國伯克利加利弗尼亞 大學(xué)D Francis等人制作的由1000個單元組成的列陣CW輸出功率為2W脈沖輸 出功率為5W美國Lawrence Livermove國立研究所H.L.Chen等人還是制出了 1cm 1cm單片二維VCSEL列陣由于采用了微透鏡列陣來校準(zhǔn)發(fā)自整個激光器列陣的光 束而使該列 陣亮度130飛通光電子技術(shù)2001年9月增長了 150倍采用F2透鏡使 整束光束聚焦成直徑為400 m的光斑此外將VCSEL光束的7 5%耦合進(jìn)1mm直徑 的光纖芯這些結(jié)果表明將大面積 VCSEL列陣焊接在熱沉上是可行的即使平行放 置的列陣的元件大于1000只但整個列陣散熱不會存在問

16、題 美國新墨西哥州大學(xué) A.C.Alduino等人引入了一種新型類平面制作技術(shù)將多波長VCSEL與諧振腔增強型光電探測器(RCEPD單片集成在制作技術(shù)中用大量不連續(xù)的新月形氧化物面的方法形成不同尺寸范圍的電流窗口 (4 m在保持其二維性的同時還改善了器件尺寸 其結(jié)果是VCSEL具有與腐蝕臺面器件可比擬的電學(xué)和光學(xué)特性用該技術(shù)制作的高 速RCEPD上升時間 約為65Ps3.5 可見光VC S E L由于對于大容量光存貯的要求日益迫切可見光 VCSEL變得越來越重要了同時 紅光VCSEL便于與塑料光纖低損耗耦合 美國羅德島Brown大學(xué)工程部和物理系 的Y.K.Song等人口研制了準(zhǔn)連續(xù)波光泵浦的

17、紫 色VCSEL它由InGaN多量子阱有 源區(qū)和高反射率介質(zhì)鏡對組成直至 258K溫度下仍能實現(xiàn)高 重復(fù)頻率（76MHz脈沖 光泵條件下激射平均泵浦功率約 30mW,激射波長為0.403 m閾值以上的 光譜半寬 小于0.1nm3.6 硅上 V C S E L 2 在硅（Si上制作的VCSEL還未實現(xiàn)室溫連續(xù)波工作這是由于將AlAs/GaAs分布Bragg反射器（DBR直接生長在Si上形成在界面處結(jié)構(gòu)粗糙從而導(dǎo)致了 DBR較 低的反射率日本Toyo hashi大學(xué)T.Tsuji等人由于在GaAs/Si異質(zhì)界面處引入多層 （GaAsm（GaPn應(yīng)變短周期超晶格（SSPS結(jié)構(gòu)而降低了 GaAs-on

18、-Si異質(zhì)結(jié)處延層的 螺位錯其螺位錯密度從109 cm-2降至107 cm -23.7 -族鉛鹽 V C S E L 2 鑒于鉛鹽（-族的能帶結(jié)構(gòu)長期以來鉛鹽（-族激光器占據(jù)了 3 30 m波長范圍中 遠(yuǎn)紅外激光器的主導(dǎo)地位具有相干波長可調(diào)諧性的這類激光器非常適合于痕量氣體 分析和大氣污染監(jiān)測中的高分辨率紅外顯微鏡應(yīng)用雖然這類激光器通常生長在鉛鹽襯底上但業(yè)已證實BaF2對于鉛鹽異質(zhì)結(jié)構(gòu)而言是一種極好的襯底材料替代物 奧地利Linz大學(xué)G Springholtz等人探討了在4 6 m光譜范圍內(nèi)實現(xiàn) VCSEL的可能 性其核心技術(shù)是利用MBE制作鉛鹽基中遠(yuǎn)紅外Bragg反射器結(jié)構(gòu)他們關(guān)注著各 種組

19、份的Pb1-xEuxTe以實現(xiàn)與作為有源材料的PbTe相兼容的Bragg反射器這些 多層結(jié)構(gòu)被淀 積在解理后的BaF2（111襯底上具有4 6 m高反射頻帶的反射器當(dāng)其 具有32對/4反射鏡對時反射率高達(dá)99%該種微腔PbTe/Pb1-xEuxTe結(jié)構(gòu)的剖面 SEM照片證實了其具有良好的界面平整性層厚控制和重復(fù)率在該項工作中得到的 結(jié)果使我們看到了 -族中遠(yuǎn)紅外VCSEL的制作和應(yīng)用的希望值得一提的是，氧化物 限制1和襯底選擇2工藝對實現(xiàn)高質(zhì)量VCSEL具有舉足輕 重的作用氧化物限制 的重大意義正如Honeywell的負(fù)責(zé)人Ashton所說在一系列商品化制 造中最重要的 步驟之一是開發(fā)氧化物V

20、CSEL這種化學(xué)淀積工藝可以較好地控制發(fā)射區(qū)范圍和芯 片尺寸并具有極大地提高效率和使光束穩(wěn)定地耦合進(jìn)單模和多模光纖的能力正因采用了這一步驟Honeywell的最新氧化物限制方案器件有望將閾值電流降到幾百 A VCSEL在動力學(xué)運行中的偏振穩(wěn)定性是實現(xiàn)低噪聲高速光數(shù)據(jù)鏈路和光互連所 必須的由于VCSEL結(jié)構(gòu)完全不具備偏振選擇性因此實現(xiàn)偏振穩(wěn)定性的主要辦法是 在光學(xué)增益和光損耗中引入各向異性一種有效的方法是采用（nil向襯底因為這會使有源區(qū)內(nèi)引入有效的偏振選 擇機制日本NTT H Uenohara等人對比了生長在 （311B和（100襯底上的0.85 m GaAs基V CSEL的偏振穩(wěn)定性的差異將

21、生長在 （311B襯底上的VCSEL的兩種相互正交的偏振模式的功率 比定義為正交偏振抑制 比其值遠(yuǎn)大于生長在（100襯底上的器件的比值這種差異被認(rèn)為是由于 （311B第1卷 第3期飛通光電子技術(shù)131表面的多量子阱的各向異性光增益引起的偏振控制所致4 VCSEL的應(yīng)用4.1 作為千兆比特光纖通信的光源1 由于千兆比特（Gbit/s速率通信網(wǎng)的需求不斷上升近期內(nèi)銅線基局域網(wǎng)（LAN將很快終止鋪設(shè)而由多模光纖制作的數(shù)據(jù)通信（datecom鏈路取而代之早期這種系統(tǒng)依 賴0.85 m或1.3 m的發(fā)光二極管（LED光源其在十至幾百 Mbit/s速率下工作顯然不 能勝任千兆比 特LAN的需求市售的最優(yōu)秀

22、的1.3 m LED僅限于在最大光纖跨距 500m范圍內(nèi)以約622Mb it/s的數(shù)據(jù)速率工作在更高速率下廉價的LED光源就顯得躁聲太大速率慢且效率低改變上述狀況的方法是以低噪聲快速的激光器代替 LED 鑒于VCSEL性能比常規(guī)端面發(fā)射激光器優(yōu) 異得多因此作為光發(fā)射機的光源當(dāng)仁 不讓地由VCSEL來承擔(dān) 瑞典Mitel半導(dǎo)體光學(xué)營業(yè)部經(jīng)理 Olof Svenonius說我們 走進(jìn)VCSEL即是走進(jìn)數(shù)據(jù)通 信產(chǎn)業(yè)的開始人們相信 VCSEL和千兆比特網(wǎng)會代替 規(guī)模巨大的LED和兆比特網(wǎng)這主要是 由于VCSEL顯示出優(yōu)異的性能價格比 VCSEL主要用途之一是短距離大容量并行數(shù)據(jù)鏈路采用線性或二維VC

23、SEL列陣與光纖連接的方法如IMineon的并行數(shù)據(jù)系統(tǒng)（PAROLI采用0.85 m的VCSEL據(jù) 推測在適當(dāng)時 候它們會象1.3 m和1.55 m激光器那樣流行起來許多分析家預(yù)見 VCSEL將成為光纖到家（fiber to home裝置的合適光源 Mitel正在開發(fā)用于網(wǎng)絡(luò)裝 置內(nèi)部和網(wǎng)絡(luò)之間的VCSEL產(chǎn)品公司負(fù)責(zé)人Svenonius說前者將超過若干米并包括兆兆比特開關(guān)路由器和光橫向連接器在內(nèi)的shelf-to-shelf和board-to-board互聯(lián)網(wǎng)1.55 m波段調(diào)諧VCSEL對密集波分復(fù)用的應(yīng)用來說是一種非常有趣而潛在的低 成本辦法4.2 用于光信號存貯的光源可見光VCSEL

24、和相同結(jié)構(gòu)的探測器可用于光信號存貯系統(tǒng)以提高存貯密度常 規(guī)光盤讀出系統(tǒng)采用端面發(fā)射激光器作光源還配以分立的外部光電探測器來監(jiān)測發(fā) 自光盤的反射光美國加利弗尼亞大學(xué)J.A.Hudgings等人演示了一種采用帶有內(nèi)腔量子阱吸 收器的VCSEL的新型集成光盤讀出頭2由VCSEL發(fā)出的CW光束恰好聚焦在光 盤上而經(jīng)擴展的反射光束直接進(jìn)入 VCSEL光腔在反向偏置下內(nèi)腔吸收器的功能是 作為光電探測器具產(chǎn)生的光生電流提供一種精確的發(fā)自光盤的光反饋變量這種方法 能進(jìn)一步放大由光盤拾取頭獲得的讀出信號當(dāng)器件被施以偏壓工作在光雙穩(wěn)狀態(tài)下 時他們實現(xiàn)了具有 25kHz下0.22V的峰-峰信號高效探測這種探測技術(shù)直

25、至 50kHz 時仍然有用這一工作體現(xiàn)了密集的集成光學(xué)拾取探測的一種新型方法4.3 VC S E L在光互連中的應(yīng)用8,9 VCSEL及其智能像元可以象其它半導(dǎo)體激光器一樣用于光存儲讀/寫光源激光打印顯示圖像信號處理光通信等方面更為重要的是它可以充分發(fā)揮光子的并行操 作能力和大規(guī)模集成面陣的優(yōu)勢在光信息處理光互連光交換光計算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng) 域具有廣闊的應(yīng)用前景 VCSEL(0.98 m或0.85 m及其智能像元為光互連技術(shù)的發(fā) 展提供了關(guān)鍵器件美國由HP GE Honeywell Motorola等幾大公司牽頭的幾個大型計 劃對VCSEL激光器在計算機光互連中的實用化做了大量細(xì)致和開創(chuàng)性的工作由

26、 于將聚合物(Polymer光互連技術(shù)用于光的傳輸媒介整個模塊的造價大幅度下降工 藝流程日趨簡化穩(wěn)定1 16 1 32系列的VCSEL激光器產(chǎn)品 已步入實用化階段GE 和Honeywell公司共同研制了用Polymer作光波導(dǎo)的32通道VCSEL光互連模塊 Motorola公司在其OPTOBUSTM互連中用VCSEL作光源實現(xiàn)了基于多模光纖的 10通 道并行 雙向數(shù)據(jù)鏈路光互連 AT&T Bell Lab研制了用于光電集成 OEIC的高 密度32通道16Gb/s光學(xué)數(shù)據(jù)互連系統(tǒng)其發(fā)射模塊用 VCSEL陣列作光源NEC公 司研制了含VCSEL(0.98 m的插拔式132飛通光電子技術(shù)20

27、01年9月連接器以 1Gb/s速率傳輸幾十米時的誤碼率為 10-11德國Ulm大學(xué)實現(xiàn)了 VCSEL(0.98 m以 10Gb/s速率傳輸500m時誤碼率小于10-11日本東京工業(yè)大學(xué)以K.lga為首的研究 小組將VCSEL集成面陣與微透鏡陣列技術(shù)自對準(zhǔn)光學(xué)技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成光互連系統(tǒng) 以VCSEL為基礎(chǔ)器件的具有高速大容量、高并行處理功能的光互連光交換系統(tǒng)有 著極好的應(yīng)用前景及很強的開拓性和探索性從目前器件研究的進(jìn)展?fàn)顩r來看研究 處于發(fā)展階段由 于應(yīng)用性強世界各大公司都在積極開展研究國外一些公司的 VCSEL器件開始步入實用化階 段從應(yīng)用與市場角度看現(xiàn)在仍處于應(yīng)用開拓階段這 類研究在發(fā)展計算技術(shù)

28、和通信技術(shù)方面具有戰(zhàn)略意義其市場前景廣闊應(yīng)用需求量 很大具有重大社會效益和經(jīng)濟效益5結(jié)語VCSEL具有常規(guī)端面發(fā)射激光器無法比擬的優(yōu)點其光束是園形的易于 實現(xiàn)與光纖的高效 耦合VCSEL的有源區(qū)尺寸可做得非常小以獲得高封裝密度和低 閾值電流適宜的設(shè)計可將 激光二極管制成簡單的單片集成二維列陣以實現(xiàn)二維光 數(shù)據(jù)處理所用的激光源芯片生長后無須解理封裝即可進(jìn)行在片實驗由于長距離寬 帶高速光通信高速存取光信息處理高性能低成本光互連器件的需求牽引VCSEL器件無論從材料種類還是波長結(jié)構(gòu)都呈多元化高速發(fā)展趨勢目前0.85 0.95 m波段VCSEL較為成熟并已實現(xiàn)商用化而1.3 1.55 m VCSEL作為長程光通信光源也呈現(xiàn) 出新的增長趨勢但制作1.3 m或1.55 m VCSEL的技術(shù)問題還需不斷解決參考文獻(xiàn)1VCSEL meet demands for datacom bandwidthC. Fiber System International, 2000,Seb/Mar,39-43.2 Henini M. Developments continue for VCSEL researchJ. III-Vs Review,200 0,13(1:18. 3Kaz