垂直腔面發射激光器（VCSEL）是光互連的核心光芯片，具有高速、低功耗優勢。大的偏置電流可以為VCSEL提供大的調制帶寬，以提升VCSEL傳輸速率導致功耗增加。因此近年來，隨著人工智能等新一代信息技術牽引光互連速率向200G方向發展，全球用于數據傳輸的能耗急劇增加。

針對這一問題，長春光機所Bimberg中德綠色光子學研究中心團隊提出基于氧化孔徑優化、光子壽命調控、增益腔模失配的VCSEL設計方法，獲得高速單模VCSEL芯片，提升調制帶寬并降低功耗，實現100m光纖條件下基于NRZ調制60Gb/s無誤碼傳輸速率，功耗98fJ/bit@50Gb/s、168fJ/bit@60Gb/s，指標達同類型器件國際先進水平。

長春光機所實現的100fJ/bit超低功耗高速垂直腔面發射激光器可解決高速光互連能耗激增問題，具有重要的應用前景。

相關成果以“Energy efficiency of 100 fJ/bit for bit rates beyond 50 Gb/s for 940 nm single mode VCSELs”為題目發表于Applied Physics Letters（文章鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0247380）。

文章第一作者是中德中心Mansoor A.Maricar博士研究生，通信作者是田思聰研究員，研究得到了重點研發計劃項目的資助（No.2021YFB2801000）。

100m長光纖條件下VCSEL基于NRZ調制的60Gb/s眼圖和誤碼

不同設計的VCSEL的功耗與傳輸速率的關系，VCSEL功耗100fJ/bit@50Gb/s、168fJ/bit@60Gb/s。

來源：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所