VCSEL晶圓，全稱為垂直腔面發射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)，是一種基于半導體技術的激光器件。由于其高精度、小尺寸、低功耗和高可靠性等特點，VCSEL在多個領域都有廣泛應用，包括3D攝像機、測距、激光雷達、3D感知等。
 

　　原理：VCSEL的核心是一個激光諧振腔，它由上下兩組分布式布拉格反射器(P-DBR和N-DBR)組成。DBR是由多層折射率高低交替變換的化合物堆疊形成的。在兩組DBR中間的是VCSEL的激光有源區，它由多個量子阱(MQW)構成。這些MQW在施加電流的作用下，電子和空穴結合并釋放能量，從而產生一束可見光或紅外光的激光束。發出的光垂直于有源區射出并被DBR反射，當被反射回來的光再次通過有源區時，會激勵MQW發出更多的光，產生光放大。最終，光在兩組DBR間形成共振放大，并產生顏色一致，且能量聚集在軸線傳播的激光。
 

　　制造：VCSEL的制造過程中，關鍵的一步是通過選擇離子注入或氧化某些外延層來形成絕緣層，以限制電流流入有源層區域。例如，在基于GaAs襯底的VCSEL的情況下，AlGaAs層被部分氧化以在孔徑周圍形成非導電區域。這種限制電流流動的方法能夠降低閾值電流，以產生激光發射，并控制光束寬度。此外，電感耦合等離子體(ICP)用于刻蝕形成VCSEL中的垂直或錐形臺面結構，這是大批量生產VCSEL的關鍵晶圓制造工藝。
 

　　應用：隨著技術的進步，VCSEL的應用范圍不斷擴大。例如，在人臉識別領域，蘋果公司在其iPhone 8和iPhone X中采用了VCSEL技術實現了FaceID功能。此外，VCSEL還廣泛應用于測距、激光雷達、3D感知、3D傳感器、智能駕駛、視頻監控、機器視覺、激光醫療和軍事運用等領域。通過將VCSEL晶圓封裝為VCSEL激光二極管，可以實現更高的效率、更低的功耗、更小的晶片尺寸和更簡單的操作。
 

　　綜上所述，VCSEL晶圓以其的原理、精細的制造工藝和廣泛的應用領域，成為了光電子產業中重要的一部分。隨著科技的不斷發展，我們有理由相信，VCSEL將在未來發揮更大的作用，推動光通信、光電子等領域的持續創新與發展。