VCSEL
与其他类型的激光器相比，垂直腔体表面发射激光(VCSEL)具有多种优点。包括：
- 表面发射，在可寻址阵列中提供设计灵活性
- 激光波长的温度依赖性很低
- 卓越的可靠性
- 晶圆级制造工艺
这些特性使得VCSEL比传统的边发射二极管激光器和LED更适合一系列广泛应用。
艾迈斯半导体VCSEL（垂直腔体表面发射激光）技术包括外延结构和芯片设计、外延生长、前/后端处理、封装以及高级测试和仿真。艾迈斯半导体VCSEL能够在高达150°C的环境温度下正常工作。
VCSEL 汽车应用
VCSEL是用于LiDAR汽车和车内传感的关键元器件。VCSEL有几个关键优点：
- 效率更高——VCSEL在室温下通常可实现45%的效率，每个VCSEL的堆叠材料将具有6V的能力。
- 可寻址阵列和光束品质——可寻址阵列非常适用于全固态雷达。每个发射器/每条覆盖一个子视角段，扫描时对VCSEL阵列的各部分进行顺序寻址。
- 功率可扩展性（高功率封装）——有多种方式可提高芯片功率，其中一个关键因素就是使用多堆栈EPI。这种多堆栈EPI将根据堆栈层提高转化效率，例如，三堆栈EPI在室温下的转化效率为3W/A。
- 低波长漂移——随温度发生的波长漂移小于0.1nm/°C。
- 品质——汽车LIDAR和车内传感技术要求达到AEC-Q102标准等级1认证水平。凭借特殊的芯片和EPI设计，艾迈斯半导体VCSEL将能满足此要求。
VCSEL 3D传感
如今，面部识别是3D传感的首要应用，但肯定不是唯一的应用。我们预测3D传感在未来将会走得更远，而VCSEL正是实现这一远景的关键元器件。以下是VCSEL在3D传感应用中的一些关键优点。
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效率更高——VCSEL在室温下通常可实现45%以上的效率。每层VCSEL的堆叠材料将具有6V的能力。
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无需匀光片照明器——采用芯片级微型光学元件阵列，可实现光束成形。此外，更小的封装尺寸还有助于降低芯片成本。
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偏振——久经验证的线性偏振芯片适用于泛光照明器和结构光。随温度发生的变化波长仅为+/-2nm。信噪比提高了四倍。
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低发散角——典型VCSEL的发散角大于20o，但是采用内部技术的艾迈斯半导体芯片可实现低至10o的发散角。
VCSEL 技术和晶元结构
在支持现有VCSEL产品开发的同时，我们不断研究VCSEL先进技术，以满足市场需求，更好地为客户服务。
集成光学元件：采用光刻工艺对VCSEL倒装芯片的GaAs基板进行刻蚀。无VCSEL/光学组装过程，所有过程作为VCSEL晶圆厂制造工艺的一个组成部分来完成。此技术将显著降低人眼安全风险，也会降低封装成本（无玻璃匀光片或支架）和芯片尺寸（主要是高度）。使用背面发射技术，能够改善散热，并无需焊接引线。
可寻址阵列技术-顶部发射：可寻址阵列是艾迈斯半导体开发的另一项关键技术。可寻址芯片将常用于汽车LIDAR应用，特别是1D行扫描和2D区块扫描。可寻址芯片也将用于消费类应用的dToF。
长波长VCSEL (>1000nm)：艾迈斯半导体正在着手研究长波长VCSEL在多应用领域（尤其是OLED屏下应用）中的开发。
出版物
- VCSEL-pumped passively Q-switched monolithic solid-state lasers, SPIE 9726, Solid State Lasers XXV: Technology and Devices, 97260U
- High-power vertical-cavity surface-emitting lasers for atomic clock applications, 7 August 2015, SPIE Newsroom. DOI: 10.1117/2.1201507.006047
- Two-dimensional pseudo-random optical phased array based on tandem optical injection locking of vertical cavity surface emitting lasers (2015), Vol. 23, No. 15 | DOI:10.1364/OE.23.019405 | OPTICS EXPRESS 19405
- Progress on high-power, high-brightness VCSELs and applications, Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XIX, edited by Chun Lei, Kent D. Choquette, Proc. of SPIE Vol. 9381, 93810B/ March, 2015
- 21.2% Wall-plug efficiency green laser based on an electrically pumped VECSEL through intracavity second harmonic generation, Proc. of SPIE Vol. 9349 93490M-2/ March, 2015
- 1 W frequency-doubled VCSEL-pumped blue laser with high pulse energy, Solid State Lasers XXIV: Technology and Devices, edited by W. Andrew Clarkson, Ramesh K. Shori/ Proc. of SPIE Vol. 9342, 93420N/ March, 2015
- Compact 4.7 W, 18.3% wall-plug efficiency green laser based on an electrically pumped VECSEL using intracavity frequency doubling, OPTICS LETTERS / Vol.39, No. 16 / August 15, 2014
- Progress on vertical-cavity surface-emitting laser arrays for infrared illumination applications, SPIE 9001, Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XVIII, 90010E (2014)
- High-power red VCSEL arrays, Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XVII, Proc. SPIE Vol. 8639, 86390O (2013)
- High power high repetition rate VCSEL array side-pumped pulsed blue laser, Solid State Lasers XXII, Proc. SPIE Vol. 85991I (2013)
- 0.9W compact UV pulsed lasers using high-power VCSEL array side-pumping, Solid State Lasers XXII, Proc. SPIE Vol. 8599 85991J (2013)
- High power VCSEL array pumped Q-switched Nd:YAG lasers , Solid State Lasers XXI, Proc. SPIE Vol. 8235 82350M (2012)
- Efficient vertical-cavity surface-emitting lasers for infrared illumination applications, Proc. SPIE 7952, 79520G (2011)
- High power 808 nm VCSEL arrays for pumping of compact pulsed high energy Nd:YAG lasers operating at 946 nm and 1064 nm for blue and UV light generation, Proc. SPIE 7912, 79120Z (2011)
- Feasibility analysis and demonstration of high-speed digital imaging using micro-arrays of vertical cavity surface emitting lasers, SPIE, Optical Engineering 50(4), 043201 (April 2011)
- High-Power VCSELs mature into production, Laser Focus World , Vol. 47, No. 4, pp.61-65, April 2011
- VCSEL end-pumped passively Q-switched Nd:YAG laser with adjustable pulse energy, 28 February 2011 / Vol. 19, No. 5 / OPTICS EXPRESS 4261