因?yàn)樘O果（Apple），許多的老技術(shù)開始找到自己的第二春，垂直共振腔面射型laser（VCSEL）是最新的一個(gè)，由于蘋果iPhone X的臉部辨識應(yīng)用，讓這項(xiàng)過去多使用在通訊領(lǐng)域的高階技術(shù)有了新的市場，而且火紅的程度幾乎與當(dāng)初的電容式觸控相當(dāng)。

VCSEL為垂直共振之半導(dǎo)體laser，自1980年代末被提出，1996年被商業(yè)化，Honeywell推出VCSEL傳輸模組，發(fā)光及檢光的原材料以砷化鎵 (GaAs)、砷化鎵銦(InGaAs)為主，采有機(jī)金屬氣相沉積法( MOCVD )制成磊晶圓。

一般面射型laser結(jié)構(gòu)大致包含發(fā)光活性層、共振腔以及上下具有高反射率之布拉格反射鏡(Distributed Bragg Reflector)；當(dāng)光子于發(fā)光活性層產(chǎn)生后便于共振腔內(nèi)來回振蕩，若達(dá)居量反轉(zhuǎn)(population inversion)時(shí)laser即于元件正上方形成。而VCSEL由于采取面射型，laser光呈現(xiàn)圓錐狀，較容易與光纖進(jìn)行耦合，不需額外的光學(xué)鏡片。

與一般側(cè)射型laser相比，其共振腔與光子在共振腔來回共振所需之鏡面不是由制程形成之自然晶格斷裂面，而是在元件結(jié)構(gòu)磊晶成長時(shí)就已形成。

由于VCSEL制造屬于半導(dǎo)體層級，且涉及光學(xué)與電子，因此***切入的業(yè)者多以光電業(yè)者居多，例如LED制造商，或者光導(dǎo)體的封裝業(yè)者。本文則是取自飛利浦（Philips）的網(wǎng)站說明，對此技術(shù)做一次重點(diǎn)的回顧，當(dāng)然飛利浦就是一家典型具備半導(dǎo)體與光學(xué)技術(shù)的業(yè)者。

VCSEL就是「垂直共振腔面射型laser（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）」的縮寫，其結(jié)構(gòu)和功能如圖(a)所示。VCSEL是一種半導(dǎo)體laser二極管，其發(fā)射垂直于表面的光（1）。發(fā)光器由多個(gè)主動(dòng)層組成，厚度為納米等級。

在這些層中，電子載體被轉(zhuǎn)換成光，在主動(dòng)層之上和之下，多層交替折射率形成共振鏡（4）；短的laser腔需要反射鏡的高反射率才能獲得足夠的增益，摻雜的半導(dǎo)體鏡額外為主動(dòng)層提供電觸點(diǎn)（2）和（3）；主動(dòng)區(qū)的尺寸由靠近主動(dòng)層的氧化層（6）的寬度來定義。

此半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)和垂直光束允許在一個(gè)生成步驟中產(chǎn)生功能完整的laser光，在這個(gè)外延生成過程之后，標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體晶圓處理步驟則定義了光發(fā)射區(qū)域，并為各個(gè)laser二極管提供電端子。

VCSEL的垂直結(jié)構(gòu)能建立大量的laser彼此相鄰并形成二維陣列。依據(jù)應(yīng)用的不同，這些陣列中的VCSEL可以單獨(dú)通電連接（靠著個(gè)別接觸，例如用在：多通道的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用），或者并聯(lián)通電。在大量laser并聯(lián)的設(shè)置中，透過厚導(dǎo)體層（5）將電流提供給各個(gè)laser器，以向陣列提供低電阻電端子。

VCSEL陣列是由數(shù)千個(gè)微型laser器在GaAs晶圓上以半導(dǎo)體流程制造所組成，單個(gè)laser光器之間的典型間距在40微米的范圍內(nèi)，其波長在800nm和1100nm之間，最常用的是808nm，850nm和980nm，每個(gè)線寬為幾納米。

相較于紅外線LED，VCSEL具有非常窄的線寬和非常正向發(fā)射的特性。其晶片從晶圓中切割并安裝到載體上，而其使用的組裝程序則是LED產(chǎn)業(yè)眾所周知的步驟。

此外，VCSEL的亮度范圍在傳統(tǒng)laser和燈或LED之間，且該技術(shù)提供可擴(kuò)展（scalable）的系統(tǒng)功率，因此高功率VCSEL系統(tǒng)對許多應(yīng)用來說就是一個(gè)極有吸引力的解決方案。