今年是激光誕生60周年，是值得紀念的一年。激光是20世紀以來，繼原子能、電腦和半導體之后，人類科學史上的又一重大發明，被稱為「最快的刀」、「最準的尺」和「最亮的光」。雷射的誕生使人類掌握了一種無與倫比的強大光源和工具，推進科技進步，并照亮我們的生活。

 

　　近20年來，由于光纖通訊的普及到近期的3D感測應用的展開，尤其是在IoT、Automobile、AR/VR/MR以及AI等等的應用上，三五族化合物半導體雷射引起廣泛的討論及研究。垂直共振腔面射型雷射（VCSEL）不僅廣泛應用于數據通訊，更是3D視覺成像的重要組件，為3D視覺提供成像光源。

 

　　隨著行動裝置的普及和線上服務與社群網路的蓬勃，全球網路資訊流量以驚人的速度成長，傳統低頻寬、壽命低與易受電磁波干擾的電纜線漸漸被光纖所取代，而VCSEL應用于光通訊中有耗能低、光纖耦合損耗低、調變效率高與封裝整合容易等特點，所以發展出高速的VCSEL將會提升光通訊系統中的傳輸頻寬，就其發展歷史以及高速VCSEL的工作原理、動態特性、制造方式和在光通訊傳輸的應用等，本文有詳細的描述。

 

　　3D攝影鏡頭在傳統攝影鏡頭的基礎上引入基于飛行時間測距TOF(Time of Flight)或結構光(Structured Light)的3D感測技術，目前這兩種主流3D感測技術均為主動感測，因此3D攝影鏡頭與傳統照相鏡頭相比，主要增加紅外光源、光學組件和紅外光感測器等部分，其中最關鍵的部分就是紅外光源，主動感測的3D攝影技術通常使用紅外光來檢測目標，早期3D感測系統一般都使用LED作為紅外光源，但是隨著VCSEL技術的成熟，性價比已經超越紅外線LED。

 

　　而在技術方面，由于LED不具有共振腔，導致光束更加發散，在耦合性方面很差，而VCSEL有精確度、小型化、低功耗和可靠性方面的優勢，現在常見的3D攝影鏡頭系統一般都采用VCSEL作為紅外光源，多應用于各種消費性電子，諸如鼠標、手機鏡頭以及車用光達等。

 

　　VCSEL如能發射藍光和綠光，就能用于高分辨率打印、高密度光學數據存儲以及生化感測等領域。氮化鎵(GaN)是一個很優秀的光電材料，尤其是在紫外光、藍光及綠光等波段。本文回顧了氮化鎵系列VCSEL的設計與制作方式及當中所面臨的一些挑戰，討論電激發的GaN VCSEL的磊晶結構設計及未來的應用前景。

 

　　未來，世界將持續邁向智慧化發展，VCSEL將廣泛應用在消費性電子3D感測成像、物聯網IoT、數據中心、云端計算和自動駕駛等領域。其中，VCSEL在消費電子領域發揮越來越重要的作用，VCSEL可用于進行智能型手機的人臉識別，無人機避障、VR / AR和掃地機器人等。

 

　　現有VCSEL廠商主要包括歐美的Broadcom、Lumentum、Finisar、II-VI、Philips Photonics、ams及Osram等，中國大陸的廠商則為三安光電、乾照光電、華燦光電、睿熙科技、縱慧、聚飛、山西唐晶量子、江蘇長光華芯等。臺灣廠商方面，穩懋、華立捷、全新光電、光環科技、聯亞光電和晶成半導體等，也持續耕耘相關領域。

 

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