用于光互连的高能效VCSELs

Philip+Moser

垂直腔表面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser， VCSEL） 是光从垂直于半导体衬底表面方向射出的一种半导体激光器，是很有发展前景的新型光电器件。VCSEL具有模式好、阈值低、稳定性好、寿命长、调制速率高、集成高、发散角小、耦合效率高、价格便宜等很多优点。因为VCSEL在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域。垂直腔表面发射激光器的优越性已经引起广泛关注，近十几年来，垂直腔表面发射激光器在结构、材料、波长和应用领域都得到了飞速的发展。

本书第一次提供了垂直腔表面发射激光器光互连的动态能量效率的系统分析，这是解决目前能源消耗呈指数级增长生态和经济紧迫问题的关键技术。高能效数据通信是“绿色光子学”中最重要的领域之一，能够实现更高的比特率，显著降低每比特的能耗。本书分析了发射850nm和980nm的GaAs基氧化物限制的VCSEL静态和动态特性，并且推导出在任何波长下使用VCSEL實现能量有效数据传输的一般规则。这些规则在数据传输实验中被验证，可广泛应用，实现多模光纤传输和高达85℃的高温下的高能效数据传输。本书也展示和讨论了能量效率、温度稳定性、调制带宽，低电流密度操作和其他VCSEL特性。

本书共分9章：1.介绍；2.VCSEL基础知识；3.氧化物限制的VCSEL的动态特性；4.动态能效；5.高速VCSEL的制备；6.VCSEL设计；7.850 nm VCSEL实验结果；8.980 nm VCSEL实验结果；9.结论和展望

本书被提名为柏林技术大学优秀博士论文。本书的工作也获得2012年和2014年SPIE绿色光通信奖，2012年Chorafas奖和2014年光子学校学生创新奖。本书为适用于所有波长的VCSEL的节能操作提供了通用规则，适于半导体材料、光学专业的学生、研究学者、工程师以及相关技术人员阅读参考。

杨盈莹，副研究员

（中国科学院半导体研究所）