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電子加工新聞

研究人員提出了不同尺寸和形狀的多孔徑垂直腔麵發射激光器

星之球科技 來源:江蘇激光聯盟2022-01-13 我要評論(0 )   

來自中國科學院的研究:研究人員提出了不同尺寸和形狀的多孔徑垂直腔麵發射激光器。垂直腔麵發射激光器(VCSELs)為(wei) 數據中心的大數據速率光互連提供了基礎。目前,VCSELs...

來自中國科學院的研究:研究人員提出了不同尺寸和形狀的多孔徑垂直腔麵發射激光器。

垂直腔麵發射激光器(VCSELs)為(wei) 數據中心的大數據速率光互連提供了基礎。目前,VCSELs在500米以下的距離上已經取代了邊緣發射激光器,因為(wei) 它們(men) 具有諸如晶片上測試的可能性等優(you) 點。由於(yu) 數據中心波長多路複用的趨勢和汽車應用(如近程激光雷達)的發展,VCSELs尤其是陣列的需求最近顯著增加。


來源: Unsplash/CC0 Public Domain

中國科學院長春光學精密機械與(yu) 物理研究所(CIOMP)的Bimberg Chinese- german Center for Green Photonics最近在《IEEEXplore》雜誌上發表了一篇文章,報告了新型多口徑VCSELs(專(zhuan) 利)的研究進展。多口徑VCSELs的發展帶來了更大的溫度滾轉、更大的輸出功率、更大的f3dB(決(jue) 定通信比特率的決(jue) 定性參數)等性能優(you) 勢。該設計最近在德國波茨坦ISLC 2021年首次亮相。


平麵圖SEM顯示5個(ge) µm孔和3個(ge) µm(左)或1個(ge) µm(右)大小的金剛石孔。發射波長為(wei) 850 nm。

這種新穎的設計基於(yu) 從(cong) 任意幾何排列的多個(ge) 蝕刻盲孔製造可變形狀的氧化孔。氧化後,盲孔內(nei) 填充金屬。金屬填充的盲孔有效地從(cong) 器件中去除熱量,並允許低電阻電流注入有源區。因此,該設備可以在很寬的溫度範圍和更高的頻率下工作。一個(ge) 台麵可以包含一個(ge) 或多個(ge) 發射器,仍然匹配到50 μm直徑的光纖。此外,這種新型的MAVs製造工藝與(yu) 目前的半導體(ti) 製造基礎設施是兼容的。


氧化後單孔截麵SEM。發射波長為(wei) 910 nm。

新型的多孔徑VCSEL需要對最終器件進行徹底的重新設計。典型的窄氧化孔徑VCSELs在離散波長下呈現單模發射,導致輸出功率很小。與(yu) 傳(chuan) 統的VCSELs設計相比,具有n個(ge) 孔徑的新型多口徑VCSELs設計可以在相同離散波長下產(chan) 生n個(ge) 單模發射,輸出功率是傳(chuan) 統VCSELs設計的n倍,有效區工作溫度更低,f3dB更大。

這種新型設計的另一個(ge) 顯著優(you) 勢是單模發射,輸出功率大大增加,從(cong) 而將單模通信距離延長至1公裏。將孔徑形狀從(cong) 圓形調整將導致偏振發射。


絕緣層沉積後的一個(ge) 孔和其周長金屬的掃描電鏡。

最重要的是,單模或多模多孔徑VCSEL將表現出更小的串聯電阻(與(yu) 目前的經典VCSEL相比)。因此,采用新型的高速CMOS驅動電路將很容易實現驅動。該模塊的能耗要低得多,這是邁向綠色光子學的關(guan) 鍵一步。

來源:Multi-aperture VCSELs: high power, low resistance, single mode, 202127th International Semiconductor Laser Conference (ISLC) (2021). DOI:10.1109/ISLC51662.2021.9615903


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