據(jù)澎湃新聞報(bào)道，近日，中科院長春光機(jī)所在量子陀螺專用芯片研發(fā)上取得進(jìn)展，研制出795納米的垂直腔面發(fā)射激光器芯片，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)成果發(fā)表在《Optics Express》期刊。

圖片來源：《Optics Express》期刊

團(tuán)隊(duì)通過解決VCSEL的模式穩(wěn)定性，以及輸出功率相互制約的關(guān)鍵問題，實(shí)現(xiàn)了大氧化孔徑下VCSEL的單模工作。團(tuán)隊(duì)研制出的新器件在80℃的溫度下，輸出功率達(dá)到4.1mW（毫瓦），邊模抑制比41.68dB（分貝），正交偏振抑制比27.6dB。

該芯片作為量子陀螺的光源，實(shí)驗(yàn)測試效果良好，說明其具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。該研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金的資助。

圖片來源：中科院長春光機(jī)所

（a）VCSEL在不同溫度下的P-I-V特性曲線，內(nèi)插圖為芯片實(shí)物圖；
（b）80℃不同電流下VCSEL的近場光斑；
（c）VCSEL的光譜特性；（d）VCSEL的偏振特性；
（e）采用VCSEL作為泵源的量子陀螺儀信噪比測試結(jié)果；

長春光機(jī)所自成立以來研究屢獲突破。

2020年6月，長春光機(jī)所中德中心開展了高速、低功耗垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的研究工作，以期實(shí)現(xiàn)高速、低功耗數(shù)據(jù)傳輸。

研究團(tuán)隊(duì)在OM5多模光纖中基于PAM2調(diào)制實(shí)現(xiàn)了50Gbit/s的高速數(shù)據(jù)傳輸和240fJ/bit的能耗，并且驗(yàn)證了850nm、880nm、910nm、940nm 四波長VCSELs基于波分復(fù)用的200Gbit/s的高速數(shù)據(jù)傳輸方案。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過優(yōu)化VCSEL腔內(nèi)光子壽命同時(shí)降低VCSEL偏置電流，實(shí)現(xiàn)了基于980nm VCSEL單通道25Gbit/s速率下100fJ/bit的超低能耗，通過8通道25Gbit/s 鏈路方案，在保證200 Gbit/s的傳輸速率條件下，總能耗可有效降低至4通道50Gbit/s 方案的50% （表1）。

這一方案由于VCSEL工作在較低偏置電流下，不僅可延長VCSEL芯片的壽命，同時(shí)減少了VCSEL的熱量散發(fā)，可進(jìn)一步降低器件制冷所需能耗。

不同光子壽命下（a）VCSEL帶寬和（b）L-I-V特性

不同光子壽命VCSEL在不同傳輸速率下的能耗
圖片來源：中科院長春光機(jī)所

來源：化合物半導(dǎo)體市場 Arely整理

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