VCSEL激光器(垂直腔面發射激光器) 簡介- 筱曉上海光子

垂直腔面發射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser），簡稱VCSEL，是一種半導體激光器，其激光垂直于頂面射出。以砷化鎵半導體材料為基礎研制，不同于LED（發光二極管）和LD（激光二極管）。結構由鏡面，有源層和金屬接觸層組成。兩個發射鏡分別為P型，N型布拉格發射器。有源區有量子肼組成，在P型DBR外表面制作金屬接觸層，形成歐姆接觸，并在P型DBR上制作一個圓形出口，輸出激光。它具有較小的遠場發散角，發散角光束窄且圓；并且閾值電流低，調制頻率高，能達到300KHz。通過改變激光電流跟溫度可以實現波長調諧。內置TEC和PD的包裝，它專為高速光纖通信而設計。

VCSEL激光器優勢

7 Pin小尺寸

非球面透鏡帽

集成TEC控制溫度穩定

輸出功率1.6mW

單模，可以通過C-L波段

具有寬譜調諧范圍：>8nm

快速波長調諧（~100KHz）

VCSEL激光器結構

VCSEL激光的產生主要由三部分組成，即激光工作物質、泵浦源和光學諧振腔。利用泵浦源對工作物質進行激勵，形成粒子數反轉，發出激光。在通過底部和頂部反射鏡組成的諧振腔，在激光腔內放大振蕩，并從頂部反射鏡輸出，輸出的光線只集中在中間不帶有氧化層的部分輸出，形成了垂直腔面的激光發射，從而得到穩定，持續，有一定功率的高質量激光。

技術參數

條件：P=20°C，IO P=2.0mA，除非另有說明(P=芯片背面溫度，由TEC控制)

實驗數據

我們對于VCSEL激光器進行了相關實驗，測量了VCSEL激光器的電壓，電流與波長的關系，以及頻率的關系。

1、電壓與波長的關系

我們給激光器加載4-18V的電壓，每2V電壓增加一個點，測量如上圖數據，我們會發現，隨著電壓的增加，波長隨著減小，減小了8nm左右，呈現負向接近線性曲線。

我們保持電壓恒定，電流調節，從13到25mA,每3mA測試一次，發現電流調節，波長大小變化比較大，且呈現一個正向線性曲線。

3、加載不同頻率的變化

加載5V電壓，40KHz頻率波形

加載5V電壓，60KHz頻率波形

加載5V電壓，80KHz頻率波形

加載5V電壓，100KHz頻率波形

加載5V電壓，120KHz頻率波形

加載5V電壓，140KHz頻率波形

固定給5V電壓，調整頻率值，得到以上圖形，我們的調制頻率很高，可以攜帶更多的信息，響應速度更快