VCSEL的发展现状和市场应用

近年来由于高速光网络的快速发展，使人们对一种新型的半导体激光器——垂直腔面发射激光器(VCSEL)给予了更多的关注，已成为研究开发的热点。本介绍了VCSEL的发展进程、基本结构及较之于侧面发射激光器(包括与LED作比较)的优势，以及近期出现的新技术和封装手段，详细叙述了各波段VCSEL所用的材料、技术、市场应用。最后简述了VCSEL基光收发机的市场状况。     

VCSEL技术及其在光互连中的应用

垂直腔表面发射激光器（VCSELs）是并行光互连、高速光交换系统中最合适的光源。它具有易耦合、易封装和测试的优点。由于其独特的性能，可以较为方便地制作二维激光器阵列。基于VCSEL阵列的光电混合集成及并行光互连是当前的研究热点。本文介绍了VCSEL基本结构及设计中的关键技术，并对VCSEL在光互连中的应用进行了研究。     

VCSEL的发展现状和市场应用

近年来由于高速光网络的快速发展,使人们对一种新型的半导体激光器——垂直腔面发射激光器(VCSEL)给予了更多的关注,已成为研究开发的热点。本文介绍了VCSEL的发展进程、基本结构及较之于侧面发射激光器(包括与LED作比较)的优势,以及近期出现的新技术和封装手段,详细叙述了各波段VCSEL所用的材料、技术、市场应用。最后简述了VCSEL基光收发机的市场状况。     

垂直腔表面发射激光器的研究

垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是一种应用于光纤通信系统的低成本、高性能的特定波长光源,它具有测试简单、易耦舍以及易形成阵列等独特优势,已在光并行互连及高密度光存贮等领域得到大规模应用.文章介绍了VCSEL的结构和当前的制造工艺水平,阐述了各波段VCSEL的发展和应用现状,探讨了VCSEL在不同领域中的应用范围并指出了VCSEL的发展前景.     

850 nm高速垂直腔面发射激光器技术研究进展（特邀）

垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有低成本、低阈值、高速率和低功耗等优点,在短距离光互连中有着重要的应用。随着大数据、超级计算机技术的发展,短距离光互连性能需求越来越高,从而对高速调制的850 nm VCSEL技术提出了更高要求。从带宽限制机理、调制新方法两方面详细回顾了高速850 nm VCSEL技术最新进展,对技术发展趋势进行了总结与展望。     

基于VCSEL的光发射模块的研究与设计

概述了近年来发展迅速的以垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为发光器件的发射模块的结构，以及半导体激光器的特性。在了解了半导体激光器驱动电路的基本功能和设计要求后，重点介绍采用美国MAXIM公司生产的VCSEL驱动器MAX3740来设计基于VCSEL的光发射模块。     

光子晶体垂直腔表面发射激光器及最佳化设计

单基模垂直腔表面发射激光器(VCSEL)在光网络数据传输、光互连、光存储和激光打印中有潜在的应用前景。光子晶体垂直腔表面发射激光器(PC-VCSEL)已成为备受关注的研究课题。介绍了PC-VCSEL的结构、最佳化设计及特性。     

光子晶体垂直腔面发射激光器的研究进展

单模垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有低功耗、小发散角、高调制带宽和易于二维集成等优点,在光互连、光存储、高速激光打印和长波通讯等方向有着很好的应用前景。调节VCSEL顶部和底部反射层的结构可以很容易地实现单纵模条件,然而要实现横向单模输出,就要同时对出射光加以横向限制。在VCSEL的顶部反射层刻蚀出二维光子晶体结构构成的光子晶体VCSEL实现了稳定的单横模激光输出。介绍了光子晶体VCSEL的基本结构、工作原理、研究进展和应用领域,并探讨了如何使光子晶体VCSEL获得更高的出光功率、控制激光偏振特性和减小发散角等问题。最后评述了光子晶体VCSEL的国内研究现状,并对未来的研究做了展望。     

光注入光反馈下VCSEL非线性输出特性分析

为了研究光注入和光反馈对垂直腔面发射激光器(VCSEL)非线性输出特性的影响,基于自旋反转模型(SFM),利用MATLAB数值仿真二者共同作用下VCSEL的非线性输出特性.研究结果表明:在光注入和光反馈同时作用下,VCSEL输出可以实现稳态、单周期、多周期、混沌等非线性行为.通过合理选择注入强度,可实现对VCSEL输出行为的控制.     

高速光检测器和高速光接收机进展

本文综述了近年来微波光电子学中高速光检测器和高速光接收机的进展，分析并对比了各种光电二极管的响应速度、噪声及暗电流特性；指出光波导与ＭＳＭ、ＰＩＮ为代表的高速光电二极管以及ＨＥＭＴ、ＨＢＴ等低噪声微波器件的光电集成，是高速光接收机的发展趋势，行波光检测器作为高速分布参数光电器件，光波导与光电二极管的融合，光场效应晶体管以及掺铒光纤放大器的应用，都是值得重视的发展动态。     

基于VCSEL/MSM-CMOS技术的并行光互连设计

提出了一种基于VCSEL/MSMCMOS技术的并行光互连系统,详细介绍了系统整体设计,着重对光网络通信接口卡中的PCIHIPPI接口模块、HIPPIFIBER接口模块、光总线模块设计进行了阐述。     

一种宽带光总线互连网络机群系统设计

介绍了一种宽带光总线互连网络机群系统。该系统利用宽带多层自由空间光学数据总线和VCSEL/MSMCMOS光电子集成器件实现4台计算机之间互连。专用通讯适配器实现高性能并行接口(high performance parallel interface,HIPPI)到外设部件互连(peripheral component interconnection,PCI)协议转换。该系统光互连网络传输容量可达60Gbit/s,可用于计算机之间的高速通讯。     

光互连研究进展

光互连在高度并行、高速、大容量的数字系统和智能计算等领域显示了卓越的潜能。文章首先比较了在超大规模集成系统（ＶＬＳＩ）中光互连和电互连的优劣,总结了各种类的光互连及近年取得的新进展,并分析了光互连遇到的困难和未来前景。     

并行计算机系统的光WDM互连链路

光波分复用 (WDM)互连接是并行计算机系统克服“电子瓶颈”的可行方案 ,光纤传输的特性可使大容量、低时延、低误码率传输的并行计算机互连成为现实。探讨了并行计算机光WDM互连的一种结构 ,分析研究了其中的关键技术 ,并设计了一个实验系统。分析和实验表明采用光WDM互连可以实现超大容量的并行计算机系统     

10Gbit／sX4小型可插拔并行光收发模块的研制

研制了一款基于系统级封装技术的低成本、收发一体和可带电热插拔的4通道小型可插拔（QSFP）光模块,采用850nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列及其驱动器作为发射端,光电探测器（PD）阵列及其跨阻放大器（TIA）作为接收端,通过光路无源对准,实现了低成本光互连。高速度、高密度封装下的瞬态同步开关噪声、芯片间电磁干扰...     

Data transparent reconfigurable optical interconnections usingpolarization switching in VCSEL's induced by optical injection

We demonstrate a data transparent reconfigurable optical interconnection system based on optical injection controlled polarization switching in a master-slave vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) configuration. A 140-Mb/s data stream generated by the slave VCSEL is redirected by an anisotropic diffractive optical element depending on the polarization state of the emitted light. The polarization of the slave laser is controlled by injecting an orthogonally polarized optical signal from a master laser. The current modulation of the master VCSEL and the subsequent polarization switching of the slave VCSEL occur at 40 MHz. In our setup, both the data rate and the optical interconnection reconfiguration rate are limited by the electronic drive circuitry and could in principle attain the gigahertz range     

Degradation behavior of 850-nm vertical-cavity surface-emittinglasers with an air-post index-guide structure

The degradation mechanism of a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with an air-post structure is analyzed for stable optical parallel interconnection communication. It is clarified that the degradation is caused by the behavior of latent defects in the GaAs active layer. Decreasing the defects in the active region as well as decreasing the threshold current is important for obtaining a long-lifetime VCSEL     

用于空间光互连的850 nm VCSEL 4×4阵列的热场模拟

作为空间光互连系统的发射部分,垂直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列的热特性直接影响到光互连系统的稳定性。建立了850nm VCSEL 4×4阵列的热场数学模型,并利用有限差分法求解热传导和热扩散方程,得出了在VCSEL单元工作电流为10mA时阵列的热场分布:VCSEL单元有源层温度约为50℃;整个阵列的温度仅为38.65℃。依据此结果制作了850nm 4×4光互连模块,其每通道稳定传输速率达到1Gbit/s。     

基于STM-64的甚短距离并行光传输系统

研究了STM-64数据帧的转换映射技术,利用垂直腔面发射激光器（VCSEL）列阵光源和PIN列阵探测器成功研制出10Gb／s的甚短距离12信道SDH并行光传输系统,该系统结构紧凑,具有检错和纠错功能。跟传统的10Gb/s串行光传输系统相比,本系统降低了对单路器件传输性能的要求。经SDH传输测试仪测试,系统能实现无误传输。