VCSEL能夠以二維陣列進(jìn)行，使單個(gè)芯片可以包含數(shù)百個(gè)、數(shù)千個(gè)單獨(dú)的光源，以增加最大輸出功率和提升長遠(yuǎn)的可靠性。為增進(jìn)大家對(duì)VCSEL的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)VCSEL的特殊形態(tài)以及VCSEL封裝予以介紹。如果你對(duì)VCSEL具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、VCSEL有哪些形態(tài)

垂直腔面發(fā)射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，簡(jiǎn)稱VCSEL，又譯垂直共振腔面射型激光）是一種半導(dǎo)體，其激光垂直于頂面射出，與一般用切開的獨(dú)立芯片制程，激光由邊緣射出的邊射型激光有所不同。

在制作的過程中，VCSEL比邊射型激光多了許多優(yōu)點(diǎn)。邊射型激光需要在制作完成后才可進(jìn)行測(cè)試。若一個(gè)邊射型激光無法運(yùn)作，不論是因?yàn)榻佑|不良或者是物質(zhì)成長的品質(zhì)不好，都會(huì)浪費(fèi)制作過程與物質(zhì)加工的處理時(shí)間。然而VCSEL可以在制造的任何過程中，測(cè)試其品質(zhì)并且作問題處理，因?yàn)閂CSEL的激光是垂直于反應(yīng)區(qū)射出，與邊射型激光平行于反應(yīng)區(qū)射出相反，所以可以同時(shí)有數(shù)萬個(gè)VCSEL在一個(gè)三英寸大的砷鎵芯片上被處理。此外，既使VCSEL在制造的過程需要較多的勞動(dòng)與較精細(xì)的材料，生產(chǎn)結(jié)果是可被控制的及更多可被預(yù)期的。

VCSEL的特殊形態(tài)包括：

·多重反應(yīng)區(qū)域設(shè)計(jì)（aka bipolar cascade VCSELs）。允許回饋時(shí)不同效能量值之間的差異超過100%。

·通道相接VCSEL：利用通道相接（np），一個(gè)對(duì)電子有利的n-np-p-i-n結(jié)構(gòu)就可以被建立，且可以影響其他結(jié)構(gòu)的分子。（e.g. in the form of aBuried Tunnel Junction(BTJ)）.

·可利用機(jī)械式（MEMS）調(diào)整鏡面來廣泛的調(diào)整VCSEL。

·"芯片接合"或"芯片融合"VCSEL：利用兩種不同的半導(dǎo)體材料可以制造出不同性質(zhì)的底層。

·Monolithically光學(xué)泵VCSEL：兩個(gè)相疊合的VCSEL，其中一個(gè)利用光學(xué)來對(duì)另一個(gè)作泵。

·縱向的VCSEL整合監(jiān)測(cè)二極管：一個(gè)光二極管與VCSEL的背面鏡子做整合。

·橫向的VCSEL整合監(jiān)測(cè)二極管：利用適當(dāng)?shù)腣CSEL芯片石刻法，一個(gè)發(fā)光二極管就可以被制造用來測(cè)量鄰近VCSEL的發(fā)光強(qiáng)度。

·具有外部共振腔的VCSEL，參照VECSEL或是盤激光半導(dǎo)體disk laser。VECSEL是傳統(tǒng)激光二極管的光學(xué)泵。這樣的設(shè)置使裝置有更廣泛的區(qū)域可被泵，也因此有更多的能量可被吸收，大約30W左右。外部共振腔也允許了intracavity技術(shù)，如頻率倍增、單頻操作和femtosecond pulse modelocking。

·垂直共振腔半導(dǎo)體光學(xué)擴(kuò)大器VCSOA。與震蕩器不同，這個(gè)裝置使擴(kuò)大器更優(yōu)化。因?yàn)閂OSOA必須在限制下工作，故會(huì)要求減少鏡子的反射以達(dá)到減少回饋的作用。為了使訊號(hào)增至最大，這些裝置會(huì)包含大量的量子井（光學(xué)泵裝置已被證實(shí)有21-28個(gè)量子井），導(dǎo)致訊號(hào)的增加量值比典型的VCSEL來的大（約5%左右）。這裝置的運(yùn)作于窄線寬的擴(kuò)大器（約十幾個(gè)GHz），且可能可以有增強(qiáng)濾光器的效果。

二、VCSEL封裝

模塊的正常工作需要優(yōu)化的的封裝設(shè)計(jì)。一個(gè)好的封裝可以很好地保護(hù)內(nèi)部的組件，隔離外部干擾，并且還具 有散熱、機(jī)械定位、提供內(nèi)部和外部的光，以及電連接等作用。設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)腣CSEL可擁有超過10 GHz的自身帶寬。

VCSEL有別于邊發(fā)射激光器，而是從表面發(fā)光，能大幅度簡(jiǎn)化封裝，有效地降低成本。VCSEL與LED的封裝，測(cè)試工藝相容，它不需要棱鏡，在封裝上優(yōu)于LED，整個(gè)裝配線無須特別修改，適于低成本的批量制造。

VCSEL可以采用在普通LED的生產(chǎn)環(huán)境中封裝成子彈頭和SMT表面裝貼型等封裝形式。其本身的帶寬就可以超過6 GHz。這種封裝主要的缺點(diǎn)是缺少光電監(jiān)測(cè)二極管的功能。然而，由于VCSEL光輸出對(duì)溫度和老化的穩(wěn)定性好，使VCSEL在沒有光功率監(jiān)測(cè)功能的情況下也能正常開環(huán)使用。VCSEL還有塑料封裝、陶瓷襯底封裝、倒裝焊封裝等封裝形式。

倒裝焊技術(shù)直接將VCSEL芯片安裝在驅(qū)動(dòng)芯片上。倒裝焊技術(shù)和其他類似技術(shù)的主要缺點(diǎn)是VCSEL的散熱管理。VCSEL一般只消耗約20 mW左右的能量，而驅(qū)動(dòng)器芯片則要消耗幾百毫瓦。

目前針對(duì)VCSEL比較好的封裝形式是小型外殼封裝（Small Form Factor，SFF）和小封裝可插拔（Small Form－Factor Pluggable，SFP）結(jié)構(gòu)，其小巧的結(jié)構(gòu)適合應(yīng)用于多種場(chǎng)合，而可插拔的端口結(jié)構(gòu)使得模塊可以和系統(tǒng)的主板分離，大大降低了整個(gè)并行光傳輸系統(tǒng)的故障概率，同時(shí)也相應(yīng)地節(jié)省了成本。

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