乔治华盛顿大学的研究人员已经开发出一种新的垂直腔面发射激光器（VCSEL），该激光器具有创纪录的时间带宽。通过组合多个横向耦合腔体可以实现这一点，从而增强了激光器的光反馈。VCSEL已成为在数据中心和超级计算机中实现节能和高速光互连的重要手段。

快速、强大的紧凑型激光器:下一代数据中心和传感器的新型VCSEL。

VCSEL是一种重要的半导体激光二极管，伴随单片激光谐振器，以垂直于晶片表面的方向发出光。由于其紧凑的尺寸和较高的光电性能，此类激光器在市场上正变得越来越重要。作为小型激光器，它们被用作高速、短波通信和光学数据网络中的光源。密集的交通和高速传输是汽车或数据通信中智能传感器应用的关键要求，这是通过紧凑和高速的VCSELs实现的。然而，3-dB带宽（即VCSEL的速度限制）受到热效应、寄生电阻、电容和非线性增益效应的限制。

由于被称为增益弛豫振荡的非线性光学放大效应，VCSELs的直接调制不能超过约30GHz。本发明介绍了一种革命性的新型VCSEL设计。由于激光内部的反馈需要仔细管理，研究人员引入了一种结合多个耦合腔的多反馈方法。这使得他们能够加强被称为“慢光”的反馈，从而延长了时间激光带宽(速度)，超出了已知的弛豫振荡频率的极限。这个创新是开创性的，因为从每个腔的直接反馈只需要是适度的，并且可以通过耦合腔精确地控制，允许更高的设计自由度。根据这种耦合腔方案，调制带宽有望在100 GHz范围内。

乔治华盛顿大学电子和计算机工程副教授Volker Sorger说：“在这里，我们在激光器设计中引入了范式转变。我们利用一种新颖的耦合腔方法，通过显著降低激光的速度来仔细控制对激光的反馈。这种耦合腔方法为激光设计增加了新的自由度，在基础科学和技术领域都有了机会。”

该论文的共同作者兼技术发明者Hamed Dalir博士补充道：“这项发明是及时的，因为对数据服务的需求正在迅速增长，并朝着诸如6G之类的下一代通信网络发展，而且还应用于汽车中的接近传感器或智能手机的面部ID。”