近日，喬治·華盛頓大學(xué)研究人員開發(fā)了一種新的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的設(shè)計(jì)，顯示出了創(chuàng)紀(jì)錄的快速時間帶寬，通過組合多個橫向耦合腔，增強(qiáng)激光器的光反饋。垂直腔面發(fā)射激光器已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心和超級計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能和高速光互連的重要途徑。

面向下一代數(shù)據(jù)中心和傳感器的新型VCSEL

作為小型化激光器，垂直腔面發(fā)射激光器被用作高速、短波通信和光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的光源。密集的交通和高速傳輸是智能傳感器在汽車或數(shù)據(jù)通信中應(yīng)用的關(guān)鍵要求，由緊湊型高速垂直腔面發(fā)射激光器實(shí)現(xiàn)。然而，垂直腔面發(fā)射激光器的3 dB帶寬，即垂直腔面發(fā)射激光器的速度極限，受到熱效應(yīng)、寄生電阻、電容和非線性增益效應(yīng)的限制。

垂直腔面發(fā)射激光器的直接調(diào)制不能超過30 GHz，這是由于非線性光學(xué)放大效應(yīng)，即增益松弛振蕩。首次亮相的新型VCSEL依靠多重反饋，結(jié)合了多個耦合腔體，以增強(qiáng)“慢光”的系統(tǒng)反饋。新的腔設(shè)計(jì)將時間激光帶寬或激光速度擴(kuò)展到了弛豫振蕩頻率的已知極限之外。這項(xiàng)創(chuàng)新是突破性的，因?yàn)槊總�腔體的直接反饋只需要適度，并且可以通過耦合腔精確控制，從而實(shí)現(xiàn)更高程度的設(shè)計(jì)自由度。在這種耦合腔方案之后，預(yù)期在100 GHz范圍內(nèi)產(chǎn)生調(diào)制帶寬。

“現(xiàn)在社會對數(shù)據(jù)服務(wù)的需求正在迅速增長，朝著下一代通信網(wǎng)絡(luò)（例如6G）發(fā)展，并且在汽車中運(yùn)用到傳感器、在智能手機(jī)中運(yùn)用到面部識別，因此這項(xiàng)發(fā)明是十分符合當(dāng)下發(fā)展趨勢的。”該激光技術(shù)發(fā)明者之一Hamed Dalir說，此外，耦合腔系統(tǒng)為量子信息處理器等新興應(yīng)用鋪平了道路。