研究目的
研究利用双折射表面光栅提升自旋垂直腔面发射激光器（spin-VCSELs）在数据中心超高速光互连中的性能。
研究成果
该研究成功展示了首款具有单片集成表面光栅的垂直腔面发射激光器（VCSELs），其诱导的高双折射分裂高达98 GHz，接近设计目标。该方法对自旋VCSELs具有应用前景，通过改进光栅设计，有望实现数百GHz量级的偏振振荡频率。
研究不足
光栅斜率和蚀刻深度与设计目标的偏差会导致更高双折射分裂下的二向色性增加。
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 用于超快自旋VCSEL的双折射表面光栅
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 用于超快自旋VCSEL的双折射表面光栅
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8873122
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
数据中心光互连所需的数据速率持续增长。另一方面，作为该任务首选光源的强度调制垂直腔面发射激光器（VCSEL）目前带宽有限，约为35 GHz[1]。这一限制可通过自旋VCSEL克服，其展现出更快的偏振和调制动态特性[2]。这类器件通过注入自旋极化电子来改变发射光的圆偏振度，从而实现信息编码。激光器的特征本征频率（对应传统激光二极管的谐振频率）由双折射分裂B决定，即单模VCSEL两个基态偏振模式间的频率差。最近已实现212 GHz的偏振振荡频率[2]，该激光器通过弯曲样品并利用弹光效应引入双折射。我们另辟蹊径，证明可通过将VCSEL安装在压电基底上或采用非对称加热来调节腔体双折射，但这种方法产生的B值较低。迄今为止，尚不存在能保持与现有氧化物限制型高效率VCSEL平台高度相似性的自旋VCSEL专用集成式B值诱导技术。本工作首次展示了一种VCSEL，其近100 GHz的高B值源自定制化集成表面光栅。
作者：
Tobias Pusch，Pierluigi Debernardi，Markus Lindemann，Nils C. Gerhardt，Martin R. Hofmann，Rainer Michalzik
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