vcsel中的dbr反射鏡需要對光場進(jìn)行縱向的限制。而且由于諧振腔長度較短，故反射損耗比較大，因此反射率必須要很高，最好能超過99％。如圖1所示，dbr反射鏡由1／4個波長厚度的高反射率和低反射率的介質(zhì)材料交替組成。將多個這樣的交替結(jié)構(gòu)排列起來，所構(gòu)成反射器的反射率就可以達(dá)到99％。

　　圖1 腔長為1個波長的量子阱vcsel結(jié)構(gòu)

　　圖2是一個典型的紅外波段f－p腔結(jié)構(gòu)vcsel的計(jì)算反射率示意圖。在反射譜中波長為850 nm處有一個下跌，正好在反射鏡的高反射帶的中間處，與光腔的諧振波長相同。反射鏡的反射率和高反射帶與dbr中材料的折射率差成正比。

　　絕緣材料的dbr反射鏡的優(yōu)點(diǎn)是不同介質(zhì)之間的折射率差較大，可以得到高的反射率，所需要的dbr反射鏡對數(shù)也就越少，并且有著很大的高反射帶寬度。例如采用5對znse／caf2構(gòu)成的dbr反射鏡可以得到99％的反射率。而alzo3／alas構(gòu)成的dbr反射鏡更是只需要4對就足夠了，并且有著460 nm的高反射帶寬度。但其最大的缺點(diǎn)就是dbr反射鏡與有源層材料不同，無法用統(tǒng)一的工藝來完成，只能通過后續(xù)工藝集成在一起，制作過程非常復(fù)雜。

　　圖2 紅外波段f－p腔結(jié)構(gòu)vcsel的計(jì)算反射率示意圖

　　為了解決這一問題，人們設(shè)計(jì)出基于全半導(dǎo)體材料的dbr。反射鏡與光腔在外延生長的過程中一起完成；簡化了vcsel的制作工藝，并且電流可以通過反射鏡注入到有源區(qū)內(nèi)。當(dāng)然，全半導(dǎo)體dbr的缺點(diǎn)就是其反射鏡的折射率差并不很高，因此需要多個dbr對才能得到高反射率。例如，850 nm的vcsel，gaas／a1as構(gòu)成的dbr需要20對才能得到99.86％的反射率。dbr層的組成材料必須有著足夠的折射率差，并且對激射光波長透明。

　　vcsel對應(yīng)不同的波長，其dbr的構(gòu)成材料也不盡相同，出射光980 nm的采用gaas／alas，650 nm的采用a10.5gao．5as／a1as。對于長波長的ingaasp／inp系列來說，折射率差非常小，因此需要將gaas／a1as的dbr反射鏡組分別生長，然后再與ingaasp的有源區(qū)集成。

　　各種波段所對應(yīng)的材料（包括半導(dǎo)體材料和絕緣材料）如表所示。

　　表 不同波段vcsel的反射鏡所對應(yīng)的材料

　　盡管構(gòu)成dbr反射鏡的材料折射率差越大，反射率也就越高，但這同時意味著大的能帶偏移。阻抗和價帶的不連續(xù)性將會阻礙載流子的傳輸，導(dǎo)致高的串聯(lián)電阻。為了克服這一問題，dbr異質(zhì)界面處摻雜分布需要逐級變化。目前己經(jīng)有了很多相關(guān)報道，包括臺階型、線性、拋物線型的異質(zhì)界面摻雜分布。但是由于自由載流子的光吸收，還無法實(shí)現(xiàn)任意摻雜濃度的生長。為了減少光吸收，整體式vcsel中的摻雜分布經(jīng)過特制，以使光吸收可以在光場最大處最小。

　　歡迎轉(zhuǎn)載,信息來自維庫電子市場網(wǎng)（www.dzsc.com）