圖是垂直腔面發(fā)射激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。其有源區(qū)由多量子阱組成，有源區(qū)上、下兩邊分別由多層1／4波長(zhǎng)厚的高、低折射率交替的外延材料形成DBR，出射光方向可以是頂部或襯底，這主要取決于襯底材料對(duì)所發(fā)出的激射光是否透明及上、下DBR究竟哪一個(gè)取值更大一些。

　　圖 垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)示意圖

　　由于垂直腔面發(fā)射激光器的這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使得研制高性能的VCSEL的關(guān)鍵在于以下幾點(diǎn)：

　?。?）由于VCSEL的腔長(zhǎng)較短，只有數(shù)個(gè)等效波長(zhǎng)的量級(jí)，因而其相鄰模式的間距很大，一般為幾十納米。這要求材料的增益譜峰值波長(zhǎng)、多層高反膜即DBR的高反射譜中心波長(zhǎng)，以及諧振腔的諧振波長(zhǎng)三者要完全符合設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。 而且它的單程增益長(zhǎng)度為量子阱的z方向，只有10 nm左右。因此要求腔內(nèi)和腔面反射的損耗很小，增益系數(shù)很高，而且位于光場(chǎng)的波峰處才能在多次反射過(guò)程中積累光增強(qiáng)效應(yīng)。這對(duì)器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料生長(zhǎng)控制提出了非常高的要求。而且DBR的反射率要達(dá)到99％以上，才有可能使器件有較低的閾值電流密度。

　?。?）由于摻雜的多層高反射膜DBR的各層之間形成了同型異質(zhì)結(jié)，導(dǎo)致串聯(lián)電阻大，尤其是由于空穴的有效質(zhì)量較大，致使P型DBR的阻值更大，發(fā)熱嚴(yán)重。這需要通過(guò)器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及后工藝制備，盡量降低器件的串聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)VCSEL的室溫連續(xù)激射。

　　（3）采用合理的后工藝流程，形成優(yōu)化的器件結(jié)構(gòu)和器件尺寸，以限制電流和光場(chǎng)的分布，也是實(shí)現(xiàn)垂直腔面發(fā)射激光器低閾值室溫連續(xù)工作，以及改善其橫模特性和熱特性的關(guān)鍵。