微腔激光器

微腔激光器2140170112孙瑞泽微腔激光器简介•微腔激光器，即谐振腔尺度在光波长的量级上。•具有低阈值、高转化效率、高速调制等特点。•在光集成、光通讯以及医疗等方面有着广泛的应用前景。•尺寸足够小•••廉价易量产•微腔激光器核心部分是微谐振腔，所具有的种种性质，其本质来源于环境对光子的限域作用。应运而生微腔激光器工作原理•处于激发态的原子可以通过自发发射和受激发射两种方式辐射出光子。自发发射引起的问题能量损失速度限制噪音•自发发射，是原子和真空场相互作用的结果。•速率和类型可以由腔结构调制真空场来加以控制。有的模式被加强，有的模式被抑制。具体取决与半波长与腔长相对大小的比较。•微谐振腔的引入，根本性的改变其中介质的自发发散特性。•一般的激光器自发辐射耦合系数为10-5~10-4，微腔激光器则可以将之提高至接近1，即全部自发辐射光子都进入一个激光发射模式。大大的降低了激光器的阈值。微腔激光器的应用•从结构来看，主要有三种：垂直腔表面发射型（vcsel），圆盘型，微球型。•微腔激光器市场化已经经历数十年，其中VCSEL得到了最广泛的应用。•以砷化镓半导体材料为基础研制，一般是以高反射率的多层介质膜作为平面腔镜，激光垂直于腔镜表面出射。•在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域。与传统激光器不同的结构带来了许多优势：•：纵模间距拉大，动态调制频率高•：自发辐射因子高出几个数量级，许多物理特性大为改善：容易实现高密度二维面阵的集成，以更高功率输出：与光纤的耦合效率非常高，达到90%。光腔长度极短腔体积小圆形对称的远、近场分布出光方向垂直衬底•寿命长：驱动电压和电流很小。千万小时以上，其他光源的100倍。•传输速度非常快：40G/S发展现状及展望•光纤通信方面：用VCSEL设计光收发机的公司主要有HP、AMP、Honeywell等（VCSEL光收发机）•目前VCSEL市场空前发展，并在北美替代高价位的LD用于千兆、万兆通信网的建设，导致了高速VCSEL收发模块需求爆炸性地增长。每年有大约150亿美元的规模。（来自美国伊利诺伊大学的一个研究小组）•光打印方面：如果采用LED阵列，电能消耗是个瓶颈，而导入VCSEL阵列则可以解决这个问题。大大提高激光打印机的扫描速度并相应延长其使用寿命。•在照明方面：VCSEL的电光转换效率达到50％以上，远远高于目前的照明光源可以期待它在照明领域里面也能有着广泛的应用前景，实现白光照明。例如，交通指示灯以及户外照明灯等•另外在光打印、气体检测、高密度光存储方面也有希望得到应用VCSEL的缺陷•VCSEL并不是高性能通信应用的最佳解决方案。它有两个不容忽视的缺点:•1.要产生较大波长的VCSEL并具有合理的功率相当困难;•2.尽管VCSEL功率更高，但采用VCSEL的部件所能提供的功率却较低。•这两个弱点限制了VCSEL的应用。谢谢！