1. 研究目的与意义（文献综述）

垂直腔面发射激光器（vcsel）是一项久经验证但直到最近才被挖掘的利基技术，由于智能手机及其它移动设备中引入的3d人脸识别应用，而突然变得非常热门。

vcsel之前主要作为一种低成本运动跟踪和数据传输的光源技术用于计算机鼠标、激光打印机和光纤通信。但是，随着苹果公司（apple）决定在其旗舰手机iphone x中使用vcsel进行3d人脸识别，使vcsel技术有了新的发展方向。苹果的这一技术抉择，以及紧随其后的智能手机和消费电子产品制造商的大量涌入，使整个vcsel市场新的制造、测试和验证规模不断扩大。

半导体激光器主要分为边发射半导体激光器 eel（edge-emitting laser）和垂直腔面发射半导体激光器vcsel两种类型。边发射半导体激光器具有高的光电转换效率和高的输出功率。但是边发射半导体激光器发散角较大，并且平行和垂直于 pn结的两个方向发射角相差较大，这一缺陷极大的限制了边发射半导体激光器的应用范围。垂直腔面发射半导体激光器具有较好的光束质量和圆对称的光斑分布，发散角较小。kuznetsov等研究人员制备得到的光泵浦垂直腔面发射半导体激光器，其集高输出功率和高转换效率和高质量光束等优点于一身。

2. 研究的基本内容与方案

本课题基于深度学习，要求学习基础的vcsel器件原理，学习了解vcsel器件的相关制造工艺。光子晶体垂直腔面发射激光器经封装后，需要对器件参数进行测试，以分析 器件性能，对比理论计算。需要测试的性能参数主要分为三大部分：光谱测量，分析激射波长、线宽、边模抑制比，判断模式特性；piv曲线测量，分析器件激射功率、阈值电流、电学特性；远场发散角测量，分析模式远场分布，判断单模情况。

光子晶体vcsel器件的电学性能优化，虽非研究的重点，但电学特性分析，对整体器件性能分析仍有重要意义。一般来说，激光器的电学性能测试主要包括 pi.v特性测试，通过分析piv曲线，可以计算出激光器的阈值电流、工作电 流电压、激光器最大激射功率、器件电学电阻等参数。通过对以上参数的测试可以更好的了解器件性能。测量激光器pⅣ曲线的系统采用的是实验室购买的ld2002c5测试系统。

垂直腔面发射激光器的远场分布是器件模式的最主要判断依据。而测量远场分部的系统依旧为实验室具备的ld2002c5测试系统。器件的远场光斑，可以利用测量平台上的红外ccd观察测量。通过观察不同电流注入情况下器件的激射状况，观察到了光子晶体vcsel器件单模激 射，通过实验室ld2002c5我们可以测试器件的远场分布，进而确认器件是否工作在单模状态。

3. 研究计划与安排

(1)第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，学习毕业设计研究内容所需理论的基础。确定毕业设计方案，完成开题报告。

(2)第4－5周：掌握vcsel器件的测试原理以及测试需求。

(3)第6－9周：针对vcsel器件测试的关键问题加以分析解决。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] thermal analysis ofasymmetric intracavity-contacted oxide-aperture vcselsfor efficient heat dissipation. lee h k,song y m,lee y t,et al. solid state electronics . 2009.

[2]improved output performance of high-power vcsels. michael miller,martin grabherr,roger king,et al. ieee j selected topics in quantum electron . 2001.

[3] photonic crystal vertical-cavity surface-emitting laser based on gaas material[j] . xingsheng xu,chunxia wang,qian song,wei du,haiyang hu,zhimin zhao,lin lu,qiang kan,hongda chen. chinese science bulletin . 2007.