據(jù)麥姆斯咨詢報道，美國喬治華盛頓大學（George Washington University，簡稱：GWU）的研究人員開發(fā)出一種性能創(chuàng)記錄的垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL），其通過增強“慢光”特性，獲得100 GHz的帶寬。這可以幫助數(shù)據(jù)中心在提高互連性能的同時降低功耗。

一種快速、高功率的緊湊型激光器：下一代數(shù)據(jù)中心和3D傳感的新型VCSEL

該設計結合了多個橫向耦合腔，從而增強激光的光反饋。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

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由于非線性光學放大效應（又稱為：增益弛豫振蕩），VCSEL的直接調制不超過30 GHz。激光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，從而將時域激光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制，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范圍內產(chǎn)生調制帶寬。

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：“我們引入了激光器設計的范式轉變。利用一種新穎的耦合腔方法，顯著降低激光速度，進而實現(xiàn)對激光器反饋的精細控制。這種耦合腔方法為激光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?！?br />
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“全球對數(shù)據(jù)服務、6G等下一代通信網(wǎng)絡發(fā)展，以及應用于汽車的接近傳感器或智能手機的人臉識別功能等需求都在迅速增長，該項發(fā)明的問世是如此的及時。此外，耦合腔系統(tǒng)為量子信息處理器等新興應用鋪平了道路，如相干‘伊辛機’?！?br />
這篇題目為《重新定義高速激光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(fā)表于期刊Nanophotonics。

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