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CW激光器概述

2026-09-17

激光器是一种精密的光电转换装置。将无序泵浦能量，通过受激辐射、粒子数反转核心机制，转化为具有高度有序性（单色性、相干性、方向性）的相干电磁辐射（激光束）。依赖三大核心组件协同：泵浦源负责提供能量，增益介质实现粒子数反转与受激辐射，光学谐振腔则完成光的放大、筛选并输出稳定激光。

🔵半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、可靠性强、寿命长、波长覆盖广、调制速率高等核心优势，可将电能高效转化为不同能量的光子，根据光子类型，可分为信息光子和能量光子。信息光子激光器应用领域主要有光通信、硅光芯片、激光雷达与探测器等。目前硅光芯片借助成熟的CMOS工艺，显著提升光模块集成度，成为驱动光互联产业链发展的关键引擎。

按谐振腔制造方向与芯片表面的关系，激光芯片主要分为边发射（EEL）和面发射（VCSEL）两大类。其中，边发射激光芯片（含 FP、DFB 和 EML 芯片）通过芯片两侧镀光学膜形成谐振腔，激光平行于衬底表面发射，基于磷化铟（InP）材料体系，输出功率与电光效率更高。面发射激光芯片 VCSEL 为代表，在芯片上下两面镀光学膜，借助与衬底垂直的谐振腔实现垂直出光，基于砷化镓（GaAs）材料体系，具备低阈值电流、易二维集成、制造成本低等优势，但输出功率和电光效率低于前者。依据材料体系、物理结构及调制方式的差异，主要划分为 VCSEL、FP、DFB、EML、CW 五大主流品类，在数据速率、出光结构、工作波长及性能特性上形成差异化布局。

分立式光模块采用 EML 芯片，将 DFB 激光器与 EAM（电吸收调制器）进行单片集成，在单颗芯片上同步实现发光与调制功能。硅光模块用 CW 光源，以大功率 DFB 激光器作为独立外置光源，单独配置在 PIC 之外，输出的连续光通过波导结构导入 PIC，由硅光平台上的调制器完成信号调制。

CW激光器芯片设计阶段，有源区材料体系对激光器性能起决定性作用。目前有两种主流有源区材料：InGaAlAs（铝镓铟砷）和 InGaAsP（铟镓砷磷）。激光器芯片企业主要采用 IDM 垂直整合制造模式，覆盖研发、晶圆制造、芯片加工、封装及测试等。晶圆制造主要技术门槛：1）有源区外延工艺；2）光栅工艺；3）光波导制作；4）金属化工艺。芯片加工及测试主要技术门槛：1）端面镀膜；2）自动化芯片测试；3）芯片高频测试；4）可靠性验证测试。