用于光互連的高能效VCSELs

Philip+Moser

垂直腔表面發射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser， VCSEL） 是光從垂直于半導體襯底表面方向射出的一種半導體激光器，是很有發展前景的新型光電器件。VCSEL具有模式好、閾值低、穩定性好、壽命長、調制速率高、集成高、發散角小、耦合效率高、價格便宜等很多優點。因為VCSEL在垂直于襯底的方向上可并行排列著多個激光器，所以非常適合應用在并行光傳輸以及并行光互連等領域。垂直腔表面發射激光器的優越性已經引起廣泛關注，近十幾年來，垂直腔表面發射激光器在結構、材料、波長和應用領域都得到了飛速的發展。

本書第一次提供了垂直腔表面發射激光器光互連的動態能量效率的系統分析，這是解決目前能源消耗呈指數級增長生態和經濟緊迫問題的關鍵技術。高能效數據通信是“綠色光子學”中最重要的領域之一，能夠實現更高的比特率，顯著降低每比特的能耗。本書分析了發射850nm和980nm的GaAs基氧化物限制的VCSEL靜態和動態特性，并且推導出在任何波長下使用VCSEL實現能量有效數據傳輸的一般規則。這些規則在數據傳輸實驗中被驗證，可廣泛應用，實現多模光纖傳輸和高達85℃的高溫下的高能效數據傳輸。本書也展示和討論了能量效率、溫度穩定性、調制帶寬，低電流密度操作和其他VCSEL特性。

本書共分9章：1.介紹；2.VCSEL基礎知識；3.氧化物限制的VCSEL的動態特性；4.動態能效；5.高速VCSEL的制備；6.VCSEL設計；7.850 nm VCSEL實驗結果；8.980 nm VCSEL實驗結果；9.結論和展望

本書被提名為柏林技術大學優秀博士論文。本書的工作也獲得2012年和2014年SPIE綠色光通信獎，2012年Chorafas獎和2014年光子學校學生創新獎。本書為適用于所有波長的VCSEL的節能操作提供了通用規則，適于半導體材料、光學專業的學生、研究學者、工程師以及相關技術人員閱讀參考。

楊盈瑩，副研究員

（中國科學院半導體研究所）