VCSEL激光器(垂直腔面发射激光器) 简介- 筱晓上海光子

垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser），简称VCSEL，是一种半导体激光器，其激光垂直于顶面射出。以砷化镓半导体材料为基础研制，不同于LED（发光二极管）和LD（激光二极管）。结构由镜面，有源层和金属接触层组成。两个发射镜分别为P型，N型布拉格发射器。有源区有量子肼组成，在P型DBR外表面制作金属接触层，形成欧姆接触，并在P型DBR上制作一个圆形出口，输出激光。它具有较小的远场发散角，发散角光束窄且圆；并且阈值电流低，调制频率高，能达到300KHz。通过改变激光电流跟温度可以实现波长调谐。内置TEC和PD的包装，它专为高速光纤通信而设计。

VCSEL激光器优势

7 Pin小尺寸

非球面透镜帽

集成TEC控制温度稳定

输出功率1.6mW

单模，可以通过C-L波段

具有宽谱调谐范围：>8nm

快速波长调谐（~100KHz）

VCSEL激光器结构

VCSEL激光的产生主要由三部分组成，即激光工作物质、泵浦源和光学谐振腔。利用泵浦源对工作物质进行激励，形成粒子数反转，发出激光。在通过底部和顶部反射镜组成的谐振腔，在激光腔内放大振荡，并从顶部反射镜输出，输出的光线只集中在中间不带有氧化层的部分输出，形成了垂直腔面的激光发射，从而得到稳定，持续，有一定功率的高质量激光。

技术参数

条件：P=20°C，IO P=2.0mA，除非另有说明(P=芯片背面温度，由TEC控制)

实验数据

我们对于VCSEL激光器进行了相关实验，测量了VCSEL激光器的电压，电流与波长的关系，以及频率的关系。

1、电压与波长的关系

我们给激光器加载4-18V的电压，每2V电压增加一个点，测量如上图数据，我们会发现，随着电压的增加，波长随着减小，减小了8nm左右，呈现负向接近线性曲线。

我们保持电压恒定，电流调节，从13到25mA,每3mA测试一次，发现电流调节，波长大小变化比较大，且呈现一个正向线性曲线。

3、加载不同频率的变化

加载5V电压，40KHz频率波形

加载5V电压，60KHz频率波形

加载5V电压，80KHz频率波形

加载5V电压，100KHz频率波形

加载5V电压，120KHz频率波形

加载5V电压，140KHz频率波形

固定给5V电压，调整频率值，得到以上图形，我们的调制频率很高，可以携带更多的信息，响应速度更快