在1998年光电产业受到中村修二博士成功利用氮化镓材料制作出理论寿命可达1万小时的蓝光雷射二极体且室温连续波操作最大轮出功率可达 420mW的激励[57][58],氮化物材料短波长可见光面射型雷射研究开始成为各大研究机构竞相投入资源的研究领域。先前氮化镓材料因为缺乏晶格匹配的磊晶基板因此较难取得低缺陷密度的磊晶层,同时要形成p型掺杂也相当困难,直到1989年名古屋大学的赤崎勇教授和当时指导的博士生天野浩成功开发出镁掺杂p型氮化镓磊晶成长技术,因而制作出具有p-n 接面的氮化镓蓝光发光二极体,稍后在1993年时任职日亚化学的中村修二开发出双流式 MOCVD 磊晶技术可以成长高品质的氮化镓材料以制作高亮度蓝光发光二极体,并且添加 In 形成 InGaN材料进一步改善发光效率,在1994年以InGaN 高亮度蓝光 LED 相关研究论文取得博士学位后,隔年1995年就成功制作出可以在室温下脉冲操作的InGaN/GaN 蓝光雷射二极体[59]。1996年Iga 教授应邀在蓝光雷射及 LED 研讨会中发表论文倡议利用氮化镓制作涵蓄绿、蓝及紫外光波段面射型雷射之可行性(60],几乎在同时期美国先进科材公司的J.M.Redwing等人与麻州大学研究团队合作在蓝宝石基板上以MOVPE.系统直接成长上下各30对 Al0.40Ga0.60N/Al0.12Ga0.88N 的DBR夹着中间10μm 厚的GaN发光层,成功在室温下以脉冲光激发光获得波长 363.5nm 的雷射光输出。东京大学荒川泰彦教授团队在1998年采用下层磊晶 DBR (35 对 Al0.34Ga0.66N/GaN)与上层介电质 DBR(6对SiO2/TiO2)夹着中间In0.1Ga0.9N发光层,在77K 温度下光激发光脉冲操作,随后在1999年采用下层磊晶DBR (43对Al0.34Ga0.66N/GaN)与上层介电质 DBR (15对ZrO2/SiO2)达成室温电激发光脉冲操作[63]。由于直接成长可导电且具有高反射率的氮化物 DBR 相当困难,因此一直迟至2008年初才由台湾交通大学王兴宗教授团队发表氮化镓蓝光面射型雷射在77K温度下实现电激发光连续波操作的纪录[64],随后在2008底日亚化学也成功达成室温下电激发光连续波操作的成果[65],详细的氮化镓蓝光面射型雷射结构设计考量与应用将在第七章更详尽介绍。
本书第二章起将从半导体雷射操作原理开始介绍,让读者建立雷射理论相关基础后,第三章再针对面射型雷射结构中最关键的分布布拉格反射镜原理与设计考量、元件操作特性、温度效应、微共振腔效应以及载子与光学局限结构差异进行介绍,让读者对面射型雷射的特性有一个初步认识。在第四章中深入介绍面射型雷射的动态操作特性包含小信号响应、大信号响应、线宽增强因子以及相对强度杂讯等特性分析。第五章将介绍目前最广泛应用的砷化镓系列材料面射型雷射制程技术,包含不同电流局限方法的差异、常见制程步骤使用之设备与参数介绍,特别着重于目前技术主流之选择性氧化局限制程。第六章将探讨于红外光面射型雷射操作特性,包含高频操作与单横模操作特性,并介绍长波长(发光波长大于1微米)发光材料之选择以及采用高应变量子井结构与量子点结构作为发光层之研究成果,以及红外光面射型雷射在光通讯、光资讯以及感测技术上的应用。第七章将介绍采用氮化镓系列材料制作短波长(发光波长小于600nm)面射型雷射之最新进展以及相关应用及发展趋势。