在 AI 算力需求突破 1 ZFLOPS、数据中心向 400G/800G 升级的 2025 年，激光芯片基本信息及其应用介绍成为光电产业焦点。德国 VI Systems 的 VM100-910-GSG-Cxx 垂直腔面发射激光器（VCSEL）芯片，以 910nm 波长、112Gbit/s 超高速调制及 250×250μm 超紧凑设计，在数据中心光互连、有源光缆等场景中扮演关键角色。本文将从技术原理到场景落地，解析这款芯片的核心价值。

一、激光芯片基础：VCSEL 的技术密码

1. 物理结构与工作原理

VM100-910 采用 GaAs 基垂直腔面发射结构，通过上下分布式布拉格反射镜（DBR）形成光学谐振腔，当电流注入时，量子阱内电子 - 空穴复合产生 900-920nm 激光。其 5-7μm 光学孔径配合 GSG 微探针接触，实现单纵模高效输出，较边缘发射激光器功耗降低 40%。

2. 关键性能参数

· 高速调制能力：支持 56 GBaud/s PAM-4 调制，最高数据速率 112 Gbit/s，在 400G SWDM 光?？橹校ネǖ兰纯沙性?100G 数据，较传统 NRZ 方案成本降低 30%。

· 能量效率：0.45W/A 的斜率效率，在 8mA 工作电流下输出 3mW 功率（），热耗仅 0.024W，适合高密度芯片阵列集成。

· 光束特性：30° 光束发散角配合 250μm 间距，可直接耦合至 50/125μm 多模光纤，耦合效率超 80%。

二、核心应用场景：高速通信的全链条赋能

1. 数据中心光互连

· 400G SWDM 解决方案：910nm 波长适配 850nm 多模光纤窗口，VM100-910 的 4x1 阵列可构建 4 通道并行传输，在 200m 距离内实现 400Gbps 速率，某云服务商数据中心采用后，机柜间布线成本下降 50%。

· 光背板集成：250×250μm 单芯片尺寸支持高密度贴装，在 1U 交换机中可集成 128 通道，较传统分离式方案体积缩小 80%。

2. 有源光缆（AOC）与短距传输

· 5G 基站前传：112Gbit/s 速率适配 5G NR 的 eCPRI 接口，100m AOC 线缆中误码率 < 10?12，某运营商测试显示，其抗电磁干扰能力较电传输提升 20dB。

· 消费电子高速接口：支持 USB4.0 40Gbps 传输，配合 TOF 封装可嵌入笔记本电脑，传输距离达 5m，解决雷电接口的 EMI 问题。

3. 特殊场景创新应用

· 车载激光雷达：910nm 波长避开人眼敏感的 850nm，3mW 功率满足 Class 1 激光安全等级，某车企将其用于短距补盲雷达，探测精度达 ±5cm。

· 生物医学成像：0.5-0.65nm 窄光谱匹配荧光染料激发峰，在流式细胞术中，单粒子检测灵敏度提升至 10?12mol/L。

三、VM100-910 技术优势解析

1. 高速调制的底层创新

· 寄生参数优化：50Ω 差分电阻配合低电容结构，使光学带宽达 24-28GHz，在 112Gbit/s PAM-4 下眼图张开度 > 80%，无需复杂均衡算法。

· 温度稳定性：0-85℃工作范围内，波长漂移 < 0.05nm/℃，某高温数据中心实测显示，85℃时功率衰减 < 5%，确保全天候稳定运行。

2. 工程化设计亮点

· 焊接兼容性：150℃焊接温度耐受，支持回流焊工艺，与 PCB 板集成良率达 99.5%，适合大规模量产。

· ESD 防护：通过 2kV 静电测试，生产线上器件损坏率 < 0.1%，降低制造损耗成本。

四、厂家实力：VI Systems 的技术护城河

作为柏林工业大学衍生企业，VI Systems 在 VCSEL 领域具备三大核心能力：

· 外延生长技术：自主 MOCVD 设备生长的 GaAs 量子阱，非辐射复合率 < 10%，较行业平均提升 50%。

· 测试验证体系：每颗芯片经过 85℃/85% RH 高加速寿命测试（HALT），MTBF>10 万小时，满足电信级可靠性要求。

· 生态合作：与 Intel、Cisco 等企业共建光互连标准，VM100-910 已纳入 OIF-400ZR.2 协议栈，确保技术兼容性。

结语：激光芯片，数字时代的 “光神经”

VM100-910-GSG-Cxx 以 910nm 波长、超高速率和低功耗，成为数据中心、5G、车载等场景的优选方案。从硅基光子学到光电集成，激光芯片正驱动数字基础设施升级。

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  VM100-910-GSG-Cxx 垂直腔面发射激光器（VCSEL）芯片

  型号：VM100-910-GSG-Cxx

  厂家：VI Systems GmbH

  概述：VM100-910-GSG-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-地（GSG）微探针或线键合在顶部表面单独接触。

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