中科院研發(fā)新型多孔徑垂直腔面發(fā)射激光器：單模通信距離延長到一公里

垂直腔面發(fā)射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，簡稱VCSEL）是數(shù)據(jù)中心大數(shù)據(jù)光互連的基礎(chǔ)。目前，由于VCSEL具有可在晶圓上測試等優(yōu)點，在500米以下的距離中已經(jīng)取代了邊緣發(fā)射激光器。由于數(shù)據(jù)中心的波長復(fù)用趨勢和短距離激光雷達等汽車應(yīng)用的發(fā)展，最近對VCSEL——特別是陣列——的需求明顯增加。

最近發(fā)表在IEEE Xplore上的一項研究和由中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所（CIOMP）的賓堡中德綠色光子學(xué)研究中心報告了新型多孔徑VCSEL專利的進展。多孔徑VCSEL的開發(fā)帶來了性能上的優(yōu)勢，如更高的溫度滾動、更高的輸出功率和更大的f3dB（決定通信比特率的決定性參數(shù)）。

這種新穎的設(shè)計是基于從任意幾何排列的多個蝕刻盲孔中制造出可變形狀的氧化孔徑。在氧化之后，盲孔被填充了金屬。填充金屬的盲孔能有效地去除器件中的熱量，并允許低電阻電流注入到有源區(qū)。因此，該器件可以在很寬的溫度范圍和更高的頻率下工作。

科學(xué)家表示，新型多孔徑VCSEL需要完全重新設(shè)計以匹配最終的裝置。經(jīng)典的VCSEL具有狹窄的氧化孔徑，輸出功率小。與經(jīng)典的VCSEL設(shè)計相比，具有多個孔徑的新型多孔VCSEL設(shè)計可以在同一離散波長上產(chǎn)生n個單模發(fā)射，輸出功率為n倍，而且有源區(qū)的工作溫度更低，f3dB更大。

這種新型設(shè)計的另一個顯著優(yōu)勢是單模發(fā)射的輸出功率大大增加，從而使單模通信距離延長到一公里。

最重要的是，單模或多模多孔徑VCSEL串聯(lián)電阻更低（與目前經(jīng)典的VCSEL相比）。因此，它將很容易被新型高速CMOS驅(qū)動電路所驅(qū)動。該模塊的能耗要低得多，這是邁向綠色光子學(xué)的一個重要步驟。

該研究論文題為"Multi-aperture VCSELs: high power, low resistance, single mode"，已發(fā)表在IEEE Xplore期刊上。

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論文原文：https://ieeexplore.ieee.org/document/9615903

標(biāo)簽： 多孔徑 垂直腔面發(fā)射激光器