據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)喬治華盛頓大學(xué)（George Washington University）的研究人員新設(shè)計(jì)了一種垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），具有創(chuàng)紀(jì)錄的時(shí)間帶寬。該激光器結(jié)合多個(gè)橫向耦合腔實(shí)現(xiàn)，提升了激光的光學(xué)反饋。現(xiàn)在，VCSEL已經(jīng)成為一種重要的手段，以將數(shù)據(jù)中心和超級(jí)計(jì)算機(jī)高能效、高速實(shí)現(xiàn)光學(xué)互聯(lián)。
VCSEL是一種重要的半導(dǎo)體激光二極管，配有單片激光諧振器，以垂直于晶片表面的方向發(fā)出光線。此類激光器尺寸緊湊且具備很高的光電子性能，正在市場(chǎng)上占據(jù)重要地位。作為小型激光器，VCSEL可用作高速、短波長(zhǎng)通信和光學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的光源。在汽車智能傳感器應(yīng)用或數(shù)據(jù)通信中，實(shí)現(xiàn)密集且高速的數(shù)據(jù)傳輸是需要滿足的關(guān)鍵需求，而這可以通過緊湊且高速的VCSEL實(shí)現(xiàn)。但是，VCSEL的速度限制即3-dB帶寬受到熱效應(yīng)、寄生電阻、電容和非線性增益效應(yīng)的限制。
由于增益馳援震蕩等非線性光學(xué)放大效應(yīng)的出現(xiàn)， VCSEL的直接調(diào)制頻率不得超過30 GHz。此次研究人員的發(fā)明帶來了一種全新的VCSEL設(shè)計(jì)。由于激光器內(nèi)部的反饋需要得到仔細(xì)管理，研究人員引入了一種結(jié)合多個(gè)耦合腔的多反饋法，能夠提升對(duì)“慢光”的反饋，從而延長(zhǎng)了時(shí)間激光帶寬（速度），超出了馳援震蕩頻率的極限值。此次創(chuàng)新具有開創(chuàng)性，因?yàn)閬碜悦總€(gè)腔的直接反饋只是中等的，并且可以通過耦合腔精確進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)更高的設(shè)計(jì)自由度。根據(jù)此種耦合腔方案，調(diào)制帶寬有望在100 GHz范圍內(nèi)。
研究人員表示：“該項(xiàng)發(fā)明非常及時(shí)，因?yàn)閿?shù)據(jù)服務(wù)的需求正在迅速增長(zhǎng)，而且正向6G等下一代通信網(wǎng)絡(luò)、汽車近距離傳感器或智能手機(jī)面部識(shí)別技術(shù)等發(fā)展。此外，此種耦合腔系統(tǒng)還為量子信息處理器等新興應(yīng)用鋪平了道路?！?/P>
