研究人員開發出一種性能創記錄的垂直腔表面發射雷射器

2020-12-04 電子發燒友

研究人員開發出一種性能創記錄的垂直腔表面發射雷射器

MEMS 發表於 2020-12-01 17:29:55

據麥姆斯諮詢報導，美國喬治華盛頓大學（George Washington University，簡稱：GWU）的研究人員開發出一種性能創記錄的垂直腔表面發射雷射器（VCSEL），其通過增強「慢光」特性，獲得100 GHz的帶寬。這可以幫助數據中心在提高互連性能的同時降低功耗。

一種快速、高功率的緊湊型雷射器：下一代數據中心和3D傳感的新型VCSEL

該設計結合了多個橫向耦合腔，從而增強雷射的光反饋。這克服了3 dB帶寬（即VCSEL的速度限制），主要受熱效應、寄生電阻、電容和非線性增益效應的限制。
 

六邊形橫向耦合腔VCSEL結構示意圖：（a）俯視圖，（b）橫截面圖

量產AR智能眼鏡的優化參考設計

由於非線性光學放大效應（又稱為：增益弛豫振蕩），VCSEL的直接調製不超過30 GHz。雷射器內部反饋需要精確控制，因此研究人員通過多個耦合腔組合引入了一種多反饋方法。這使他們能夠增強被稱為「慢光」的反饋，從而將時域雷射帶寬擴展到了馳豫振蕩頻率的已知極限之外。這意味著來自每個腔的直接反饋僅需適度調製，通過耦合腔精確控制，就能獲得更高的設計自由度。這種耦合腔方案預期在100 GHz範圍內產生調製帶寬。

喬治華盛頓大學電氣與計算機工程學院助理教授Volker Sorger分享：「我們引入了雷射器設計的範式轉變。利用一種新穎的耦合腔方法，顯著降低雷射速度，進而實現對雷射器反饋的精細控制。這種耦合腔方法為雷射設計增加了一個新的自由度，為基礎科學和技術提供了機會。」

無透鏡攝像頭，助力疾病診斷和智慧型手機

「全球對數據服務、6G等下一代通信網絡發展，以及應用於汽車的接近傳感器或智慧型手機的人臉識別功能等需求都在迅速增長，該項發明的問世是如此的及時。此外，耦合腔系統為量子信息處理器等新興應用鋪平了道路，如相干『伊辛機』。」

這篇題目為《重新定義高速雷射器的六邊形橫向耦合腔VCSEL》（Hexagonal Transverse Coupled Cavity VCSEL Redefining the High-Speed Lasers）的論文已發表於期刊Nanophotonics。

責任編輯：lq

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