近日，乔治·华盛顿大学研究人员开发了一种新的垂直腔面发射激光器（VCSEL）的设计，显示出了创纪录的快速时间带宽，通过组合多个横向耦合腔，增强激光器的光反馈。垂直腔面发射激光器已经成为数据中心和超级计算机中实现节能和高速光互连的重要途径。

面向下一代数据中心和传感器的新型VCSEL

作为小型化激光器，垂直腔面发射激光器被用作高速、短波通信和光数据网络的光源。密集的交通和高速传输是智能传感器在汽车或数据通信中应用的关键要求，由紧凑型高速垂直腔面发射激光器实现。然而，垂直腔面发射激光器的3 dB带宽，即垂直腔面发射激光器的速度极限，受到热效应、寄生电阻、电容和非线性增益效应的限制。

垂直腔面发射激光器的直接调制不能超过30 GHz，这是由于非线性光学放大效应，即增益松弛振荡。首次亮相的新型VCSEL依靠多重反馈，结合了多个耦合腔体，以增强“慢光”的系统反馈。新的腔设计将时间激光带宽或激光速度扩展到了弛豫振荡频率的已知极限之外。这项创新是突破性的，因为每个腔体的直接反馈只需要适度，并且可以通过耦合腔精确控制，从而实现更高程度的设计自由度。在这种耦合腔方案之后，预期在100 GHz范围内产生调制带宽。

“现在社会对数据服务的需求正在迅速增长，朝着下一代通信网络（例如6G）发展，并且在汽车中运用到传感器、在智能手机中运用到面部识别，因此这项发明是十分符合当下发展趋势的。”该激光技术发明者之一Hamed Dalir说，此外，耦合腔系统为量子信息处理器等新兴应用铺平了道路。