Language
Country/Area
No result found
半導體激光的奇蹟：為何VCSEL能同時在數千個晶片上運行？
在現今快速變化的科技環境中，垂直腔面發射激光器（VCSEL）正引領半導體激光的創新潮流。不同於傳統的邊緣發射激光器，VCSEL的激光束以垂直方式從芯片的頂部發射，這一特點使它在多項應用中變得無比重要。如今，VCSEL被廣泛應用於計算機鼠標、光纖通訊、激光打印機、面部辨識技術及智慧眼鏡等產品中。
「在VCSEL的生產過程中，過程可控性和高產量的優勢明顯。」
生產優勢
VCSEL的生產過程具有幾個明顯的優勢。傳統邊緣發射激光器通常只能在生產結束後進行測試，一旦發現故障，則會浪費大量的生產時間和材料。而VCSEL能夠在多個階段進行測試，這樣可以及早發現材料品質及工藝問題。例如，當電路的連接通道尚未完全清除印刷材料時，臨時測試可以檢測到金屬層無法正常聯接。得益於VCSEL的垂直發射特性，數十萬個VCSEL可以在一個三英寸的砷化鎵晶圓上同時處理。雖然VCSEL的生產過程相對於邊緣發射激光器來說更為勞動密集，但其預測性和最終產量卻有了顯著提高。
結構與特徵
VCSEL的激光共振腔由兩個分布式布拉格反射鏡（DBR）構成，這些鏡面平行於晶圓表面，而活躍區則由一個或多個量子井組成。這種設計使得每個層的厚度恰好為激光波長的四分之一，從而實現超過99%的反射強度。由於VCSEL需要高反射率以平衡增益區的短軸向長度，結構這一點變得尤為重要。此外，由於VCSEL的小活躍區特性，它的啟動電流也相對較低，進而導致能效更高， power consumption也有顯著降低。
「VCSEL因其上部表面發射的特性，可以在晶圓上測試，這降低了設備的製造成本。」
高功率VCSEL的應用
隨著科技的進步，高功率VCSEL的生產也取得了重大突破。通過增大單一設備的發射孔徑或將多個元件組合成大型二維陣列，科學家們成功實現了較高功率的輸出。例如，早在1993年，報道顯示就有大孔徑的單一VCSEL設備達到約100 mW的功率，而到1998年，這一數字更是突破至數百mW。這些高功率VCSEL在醫療、美容和工業等多個領域展現出其巨大的應用潛力。
歷史背景
VCSEL的發展歷程同樣令人稱奇。1965年，Ivars Melngailis報告了超低溫下半導體的表面發射現象，而Kenichi Iga在1977年提出了短腔VCSEL的概念。在經歷數十年的發展後，VCSEL如今已經取代了許多短距離光纖通訊的應用，成為現如今必不可少的技術之一。
未來展望
隨著光纖通訊、激光應用及消費電子產品需求的快速增長，VCSEL的市場潛力仍然巨大。無論是醫療美容，還是自動駕駛技術，VCSEL均展現出強勁的生命力和穩定性。隨著技術的持續進步，我們有理由相信VCSEL在未來將會引領更多的創新。
在這片高速發展的科技海洋中，VCSEL的全新可能性將如何影響我們的生活和科技進步呢？
