據(jù)麥姆斯咨詢報道，美國喬治華盛頓大學(xué)（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(qiáng)“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(shè)計結(jié)合了多個橫向耦合腔，從而增強(qiáng)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(yīng)、寄生電阻、電容和非線性增益效應(yīng)的限制。

六邊形橫向耦合腔VCSEL結(jié)構(gòu)示意圖：（a）俯視圖，（b）橫截面圖

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由于非線性光學(xué)放大效應(yīng)（又稱為：增益弛豫振蕩），VCSEL的直接調(diào)制不超過30 GHz。激光器內(nèi)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(qiáng)被稱為“慢光”的反饋，從而將時域激光帶寬擴(kuò)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(diào)制，通過耦合腔精確控制，就能獲得更高的設(shè)計自由度。這種耦合腔方案預(yù)期在100 GHz范圍內(nèi)產(chǎn)生調(diào)制帶寬。

喬治華盛頓大學(xué)電氣與計算機(jī)工程學(xué)院助理教授Volker Sorger分享：“我們引入了激光器設(shè)計的范式轉(zhuǎn)變。利用一種新穎的耦合腔方法，顯著降低激光速度，進(jìn)而實現(xiàn)對激光器反饋的精細(xì)控制。這種耦合腔方法為激光設(shè)計增加了一個新的自由度，為基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)提供了機(jī)會?！?br />
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“全球?qū)?shù)據(jù)服務(wù)、6G等下一代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，以及應(yīng)用于汽車的接近傳感器或智能手機(jī)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(yīng)用鋪平了道路，如相干‘伊辛機(jī)’?！?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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