2025年雷射器行業競爭分析：橫模競爭特性提升雷射器性能增強企業競爭力

  在2025年的科技浪潮中，雷射器行業競爭愈發激烈。垂直腔面發射雷射器(VCSELs)憑藉閾值低、可單縱模工作、輸出光斑為圓形等顯著優勢，在光通信、光互聯等眾多領域占據重要地位，成為行業競爭的焦點之一。深入探究其橫模競爭特性，對提升雷射器性能、增強企業競爭力意義重大。

  一、構建二維速率方程理論模型，剖析雷射器橫模競爭基礎

  考慮到載流子密度的空間分布情況，空間相關的速率方程對於研究雷射器橫模競爭特性至關重要。基於多模的速率方程組，建立適用於垂直腔面發射雷射器的二維模型。

  《2025-2030年全球及中國雷射器行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，鑑於VCSELs的柱形結構，採用柱坐標系進行研究。由於其有源區很薄，為簡化計算，忽略 z 方向的不一致性，並在有源區橫截面上對光子密度的方程進行積分。為考慮載流子密度角向的不均勻性，對載流子密度進行特殊形式展開，將其代入速率方程組並積分，最終得到常微分方程組，為後續分析雷射器橫模競爭特性奠定理論基礎。

  二、數值計算與分析，揭示影響雷射器橫模競爭的關鍵因素

  應用所建立的模型，對不同電極形狀以及不同的注入電流角向分布情況下 VCSELs 的多橫模特性進行數值計算。

  首先，採用圓盤電極，當電極半徑與氧化孔半徑大小相等時，分析不同注入電流強度下各模式的強度分布。結果顯示，注入電流較小時，雷射器不激射;隨著電流增加，隨後高階模式依次激射。較低階模式在電流增加到一定程度後趨於穩定，而高階模式受電流影響較大，持續增長。

  接著，將注入電流固定為 5mA，改變圓盤電極的半徑，研究雷射器模式輸出情況。當電極半徑很小時，基模在輸出功率中占絕對優勢;半徑增大，高階模式輸出功率逐漸增大，基模輸出功率下降，且不同高階模式在不同半徑下呈現不同的輸出變化趨勢，說明電極尺寸對雷射器輸出功率中各模式的分布影響很大。

  然後，分析固定電極寬度為 1μm 時環狀電極的情況，以及改變環形電極寬度時雷射器模式輸出的分布，發現與圓盤電極情況類似，電極位置和寬度的變化會影響雷射器的輸出模式，低階模式和高階模式的輸出功率會隨著電極的變化而改變。

  三、總結：把握雷射器橫模競爭特性，助力行業發展

  垂直腔面發射雷射器在注入電流超過閾值時，會出現多個橫模並存，引發橫模競爭，其主要因素是載流子的擴散和空間燒孔效應。通過對二維速率方程理論模型的構建以及不同條件下的數值計算與分析可知，注入電流的強度、輪廓，電極的形狀、位置等因素，對雷射器的模式行為起著關鍵作用。採用角向呈周期性分布的注入電流，能夠實現模式正弦和餘弦部分的分離，這一結論為垂直腔面發射雷射器的微觀結構設計和性能優化提供了重要指導。在2025年雷射器行業激烈的競爭中，深入理解並運用這些特性，有助於企業研發出性能更優的雷射器產品，提升自身競爭力，推動整個雷射器行業不斷向前發展。

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