简述VCSEL激光器的工作原理

正确答案: 图4.5.1表示垂直腔表面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL）的示意图。有源区的长度L与边发射器件比较非常短，光从腔体表面发射，而不是腔体边沿。腔体两端的反射器是由电介质镜组成，即由厚度为的λ/4的高低折射率层交错组成。如果组成电介质镜的高低介质层折射率n₁、n₂和d₁、d₂满足 该电介质镜就对波长产生很强的选择性，从界面上反射的部分透射光相长干涉，使反射光增强，经过几层这样的反射后，透射光强度将很小，而反射系数将达到1。因为这样的介质镜就像一个折射率周期变化的光栅，所以该电介质镜本质上是一个分布布拉格反射器。选择式（4.5.1）中的波长与有源层的光增益一致，因为有源区腔长z很短，所以需要高反射的端面，这是由于光增益与exp（gz）成正比，这里g是光增益系数。因为有源层通常很薄，就像一个多量子阱，所以阈值电流很小，仅为0.1 mA，工作电流仅为几mA。由于器件体积小，降低了电容，适用于10Gb/s的高速调制系统。由于该器件不需要解理面切割就能工作，制造简单，成本低，所以它又适合在接入网中使用。