半導體激光器是現(xiàn)代光電子技術(shù)的核心器件之一，廣泛應用于光通信、數(shù)據(jù)中心、激光雷達、3D傳感、激光泵浦等領域。根據(jù)發(fā)光方向的不同，半導體激光器主要分為兩大類別：邊發(fā)射激光器（FP激光器）和垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）。

一、FP激光器概述

FP激光器（Fabry-Perot Laser）是以法布里-珀羅腔作為光學諧振腔的半導體激光器。激光水平于襯底表面射出。

核心結(jié)構(gòu)

• 半導體外延片

• FP諧振腔（兩端解理面）

• 電極與熱沉

二、VCSEL激光器概述

VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）激光垂直于襯底表面發(fā)射。

核心結(jié)構(gòu)

• 底部DBR反射鏡

• 主動區(qū)（量子阱）

• 頂部DBR反射鏡

• 氧化限制層

三、FP vs VCSEL 對比

【出光方向】FP為邊發(fā)射，VCSEL為面發(fā)射

【光束質(zhì)量】VCSEL為圓形光束，F(xiàn)P需整形

【輸出功率】FP可達數(shù)瓦，VCSEL毫瓦~瓦級

【調(diào)制速度】VCSEL可達25Gbps+，F(xiàn)P≤10Gbps

【閾值電流】VCSEL僅1-5mA，F(xiàn)P為10-50mA

【成本】FP較低，VCSEL較高

【可測試性】VCSEL可晶圓級測試，F(xiàn)P需芯片級

四、新技術(shù)進展（2025-2026）

VCSEL技術(shù)前沿

• 車載激光雷達：二維可尋址VCSEL分區(qū)點亮

• 數(shù)據(jù)中心：400G/800G光互連成為主流

• 3D傳感：940nm VCSEL成結(jié)構(gòu)光/ToF光源

FP激光器技術(shù)前沿

• 泵浦激光器：980nm用于光纖放大器

• 光通信：1310nm/1550nm接入網(wǎng)低成本

五、應用場景選型

• 光纖通信（短距離）：FP激光器 - 成本低

• 數(shù)據(jù)中心：VCSEL - 高速率

• 激光雷達：VCSEL - 可尋址

• 3D傳感：VCSEL - 圓形光束

• 激光泵浦：FP激光器 - 高功率

• 原子鐘/量子傳感：VCSEL - 窄線寬

六、總結(jié)與展望

FP激光器和VCSEL各有優(yōu)勢，未來將互補共存：

• VCSEL：向高功率、高速率、智能化方向發(fā)展

• FP激光器：在高功率、成本敏感場景不可替代

• 技術(shù)融合：EML、可調(diào)諧激光器等新型器件涌現(xiàn)