2025 年全球数据中心 100G 以太网普及率突破 80%，短距离高速光互连成为提升算力传输效率的核心，而垂直腔面发射激光器（VCSEL）凭借独特优势，在有源光缆（AOC）、以太网等场景渗透率超 70%。但很多采购者只知其 “快”，却不了解短板 ——VCSEL 激光器优缺点有哪些？今天结合德国 VI Systems 的 V50-850-Cxx VCSEL 产品，从性能、应用、成本多维度拆解，帮你全面认识这款 “短距离光通信利器”。

一、先搞懂：VCSEL 激光器是什么？

VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）即垂直腔面发射激光器，和传统 “边发射激光器”（激光从芯片侧面射出）不同，它的激光垂直于芯片表面射出，像 “从天花板发光的灯泡”，这种结构决定了它的核心特性 —— 紧凑、易集成、适合短距离高速传输，VI Systems 的 V50-850-Cxx 就是典型代表，发射波长 840-860nm，专为短距离 25G/100G 以太网设计。

二、VCSEL 激光器的优点：4 大核心优势适配短距离场景

VCSEL 能在数据中心、消费电子等领域快速普及，靠的是四大不可替代的优点，每个优点都有 VI Systems V50-850-Cxx 的参数支撑，避免 “空谈特性”：

1. 高集成度：阵列化设计，节省空间

VCSEL 的垂直出光结构适合密集排列，可做成多通道阵列，这是边发射激光器难以实现的：

VI Systems V50-850-Cxx 提供 1x4（4 通道）、1x12（12 通道）阵列，器件间距仅 250μm，1x12 阵列长度也仅 2960-3000μm（约 3mm），相当于 3 颗米粒并排大小，能轻松集成到 2mm 厚的有源光缆（AOC）中；

对比传统边发射激光器：单通道器件长度就达 5mm，12 通道需拼接成 60mm 长的?？?，体积是 VCSEL 阵列的 20 倍，根本无法适配数据中心高密度光?？榈目占湫枨?。

这种高集成度让数据中心光互连 “瘦身”—— 某互联网巨头用 V50-850-Cxx 1x12 阵列后，光模块体积缩小 60%，机柜单位面积算力密度提升 40%。

2. 高速率：支持超 50Gbit/s 传输，适配 100G 以太网

短距离场景对传输速率要求极高，VCSEL 的调制带宽优势明显：

V50-850-Cxx 的光学带宽达 16-18GHz，支持 PAM-4 调制，每通道数据率最高 56Gbit/s，1x4 阵列可实现 200Gbps 总速率，完美适配短距离 100G/200G 以太网；

实测性能：在 25℃、6mA 电流下，25Gbit/s NRZ 信号的眼图清晰，无 equalization（均衡）情况下仍能稳定传输，比同类边发射激光器（需额外均衡电路）简化设计；

对比传统 VCSEL：早期产品速率多≤25Gbit/s，而 V50-850-Cxx 通过 GaAs 基量子阱结构优化，速率提升 1 倍以上，满足下一代光通信需求。

3. 低功耗 + 低成本：适合大规模量产

VCSEL 的结构简单，生产和使用成本都更低，能耗也更优：

低功耗：V50-850-Cxx 的斜率效率达 0.3-0.5W/A（每注入 1A 电流，输出 0.3-0.5W 光功率），阈值电流仅≤0.8mA，工作电流 5mA 即可输出 3mW 峰值功率，比边发射激光器（阈值电流≥5mA）能耗低 80%；

低成本：垂直结构适合晶圆级量产（一次可生产数千颗芯片），VI Systems 的柏林工厂采用自动化封装，V50-850-Cxx 单通道成本比边发射激光器低 30%，1x12 阵列的 “单位通道成本” 更是低至边发射的 1/5；

易封装：支持线键合或倒装键合，焊接温度仅 150℃（边发射需 200℃以上），降低封装工艺难度，量产良率达 95% 以上。

4. 光束质量好：易耦合，减少光损耗

VCSEL 的光束发散角小，无需复杂光学系统即可耦合到光纤，适配短距离传输：

V50-850-Cxx 的光束发散角（FWHM）仅 20°，光学孔径 5-7μm，与多模光纤（芯径 50/62.5μm）的耦合效率达 85% 以上，比边发射激光器（发散角 40°+，耦合效率 60%）减少光损耗；

光谱纯净：光谱带宽（RMS）仅 0.6-0.8nm，波长稳定性高（840-860nm），避免短距离多通道传输时的 “信道串扰”，适合以太网的多波长复用场景。

三、VCSEL 激光器的缺点：3 大短板决定适用边界

VCSEL 并非 “万能激光器”，其物理结构和材料特性决定了 3 个明显短板，采购时需避开 “错配场景”：

1. 输出功率受限，不适合长距离

VCSEL 的垂直腔结构导致光功率难以提升，只能用于短距离（≤100m）：

V50-850-Cxx 的峰值输出功率仅 3-5mW，即使 1x12 阵列总功率也仅 36-60mW，无法驱动长距离传输所需的光放大器；

实际传输距离：搭配多模光纤时，25Gbps 速率下传输距离≤100m，若超过 200m，光信号衰减会导致误码率飙升（＞10?12），而边发射激光器（功率≥100mW）可传输 1km 以上，适合城域光通信。

避坑建议：长距离（如基站间互联）选边发射激光器，短距离（数据中心机柜间）选 VCSEL。

2. 波长范围窄，多集中在近红外

VCSEL 的材料（多为 GaAs、InP）限制了波长范围，难以覆盖中长红外波段：

主流 VCSEL 波长集中在 850nm、940nm、1310nm（近红外），像 V50-850-Cxx 就固定在 840-860nm；

无法覆盖 2μm 以上中红外波段，而这类波段在激光雷达（人眼安全）、气体检测等场景必需，只能靠边发射或光纤激光器实现。

3. 高温性能衰减，需温控辅助

VCSEL 对温度敏感，高温环境下功率和速率会下降：

V50-850-Cxx 在 85℃时峰值功率降至 3mW（25℃时达 5mW），虽能满足工业级温度（-46~85℃），但需搭配简单温控（如热敏电阻监测）；

若用于汽车引擎舱（温度超 100℃），需额外加装散热片，否则寿命会从 10 万小时缩短至 5 万小时以下，增加维护成本。

四、产品推介：VI Systems V50-850-Cxx—— 短距离高速场景的 “最优解”

在了解 VCSEL 的优缺点后，不难发现它的核心适配场景是 “短距离、高速率、高密度”，而 VI Systems 的 V50-850-Cxx 正是为这类场景量身定制：

1. 场景精准匹配

数据中心光互连：1x12 阵列支持 100G/200G 以太网，250μm 间距适配高密度光模块，低功耗降低机房能耗；

有源光缆（AOC）：1x4 阵列体积小，可集成到 2mm 细光缆中，用于服务器与交换机的短距离连接；

专有光互连：56Gbit/s 高速率满足企业级存储设备（如 SAN）的高速数据传输，光束易耦合减少光链路损耗。

2. 厂家实力保障

VI Systems 作为德国专注高速光学元件的企业（2006 年成立，总部柏林），拥有 GaAs/InP 核心工艺，产品通过工业级可靠性测试，V50-850-Cxx 的寿命达 10 万小时，且提供工程样品支持定制（如调整通道数、光纤长度），亚太地区可通过合作经销商快速获取技术支持，避免 “买得到、用不好” 的问题。

五、总结：VCSEL 激光器的 “选型口诀”

记住 3 句话，轻松选对 VCSEL：

短距离（≤100m）、高速率（≥25Gbps）选 VCSEL，长距离、高功率选边发射；

看参数：优先选阵列化（如 V50-850-Cxx 1x4/12）、低阈值电流（≤1mA）、高斜率效率（≥0.3W/A）的产品；

避坑点：不用于中长红外场景，高温环境需配温控，长距离传输别勉强。

如果你的需求是数据中心、有源光缆等短距离高速场景，VI Systems V50-850-Cxx 凭借高集成、低功耗、高速率的优势，绝对是兼顾性能与成本的优选 —— 它或许不是 “万能激光器”，但一定是短距离光通信的 “最适配选择”。

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  V50-850-Cxx 垂直腔面发射激光器（VCSEL）芯片

  型号：V50-850-Cxx

  厂家：VI Systems GmbH

  概述：V50-850-Cxx紧凑且具有非常高调制速率的顶发射GaAs基垂直腔面发射激光器（VCSEL）芯片和1xN（N=4,12）阵列可作为工程样品用于开发和评估光互连、光背板和集成波导以及下一代光数据通信系统。VCSEL通过地-源（GS）微探针、线键合或倒装键合在顶面单独接触。

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