中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
喬治華盛頓大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新的垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)設計，該激光器具有創(chuàng )紀錄的快速時(shí)間帶寬。通過(guò)組合多個(gè)橫向耦合腔體可以實(shí)現這一點(diǎn)，從而增強了激光器的光反饋。VCSEL已成為在數據中心和超級計算機中實(shí)現節能和高速光互連的重要方法。
VCSEL是伴隨單片激光諧振器的半導體激光二極管的重要一類(lèi)，其沿垂直于芯片表面的方向發(fā)光。由于其緊湊的尺寸和較高的光電性能，此類(lèi)激光器在市場(chǎng)上正變得越來(lái)越重要。作為小型激光器，它們被用作高速，短波通信和光學(xué)數據網(wǎng)絡(luò )中的光源。緊湊的高速VCSEL使汽車(chē)和數據通信中智能傳感器應用的關(guān)鍵要求是擁擠的流量和高速傳輸。但是，3-dB帶寬(即VCSEL的速度限制)受到熱效應，寄生電阻，電容和非線(xiàn)性增益效應的限制。
由于非線(xiàn)性光學(xué)放大效應(稱(chēng)為增益弛豫振蕩)，VCSEL的直接調制不能超過(guò)30 GHz。本發(fā)明引入了革命性的新穎的VCSEL設計。由于需要仔細管理激光器內部的反饋，因此研究人員通過(guò)組合多個(gè)耦合腔來(lái)引入一種多反饋方法。這使他們能夠增強稱(chēng)為“慢光”的反饋，從而將時(shí)間激光帶寬(速度)擴展到馳豫振蕩頻率的已知限制之外。創(chuàng )新是突破性的，因為每個(gè)腔體的直接反饋只需適度，并且可以通過(guò)耦合腔精確控制，從而具有更高的設計自由度。按照這種耦合腔方案，可以預期在100 GHz范圍內產(chǎn)生調制帶寬。
“在這里，我們在激光器設計中引入了范式轉變。我們利用一種新穎的耦合腔方法，通過(guò)顯著(zhù)降低激光的速度來(lái)仔細控制對激光的反饋。這種耦合腔方法為激光器設計增加了新的自由度，擁有基礎科學(xué)和技術(shù)方面的機會(huì )?！眴讨稳A盛頓大學(xué)電氣與計算機工程副教授沃爾克·索格(Volker Sorger)說(shuō)。
“本發(fā)明是及時(shí)的，因為對數據服務(wù)的需求正在迅速增長(cháng)，并朝著(zhù)諸如6G之類(lèi)的下一代通信網(wǎng)絡(luò )發(fā)展，而且還應用于汽車(chē)中的接近傳感器或智能手機的面部ID。此外，耦合腔系統為新興的應用鋪平了道路。量子信息處理器，例如相干的Ising機器，”該論文的共同作者兼技術(shù)發(fā)明者Hamed Dalir博士補充道。
