[2019年德国慕尼黑国际电气与电子工程师协会激光与光电子欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) (2019.6.23-2019.6.27)] 2019年激光与光电子欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 7单元电并联垂直腔面发射激光器阵列实现25GHz小信号调制带宽

摘要： 小型垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列在物联网领域的智能手机、家电及传感系统等各类设备的自由空间光通信中正展现出新兴应用价值。为实现数据通信，我们需要符合人眼安全标准的直线视距光束或锥形辐射光，这些光能像光纤通信一样可靠且低成本地实现设备间数据传输，或作为照明光源，或兼具双重功能。通过简化的VCSEL外延结构设计[1]，我们研究了多种顶发射单管980nm VCSEL及不同间距、台面形状和发光直径的VCSEL阵列配置方案。实验报道了六边形排列的7管电并联紧凑型VCSEL阵列在小信号调制带宽（f3dB）与光输出功率（L）方面创纪录的组合参数——该阵列采用完全相同的VCSEL器件，氧化限制孔径直径约为φ~3.5μm±0.5μm。图1汇总了关键室温（RT）性能指标：当偏置电流约I~35mA时获得20GHz的f3dB，同时工作光功率超过25mW；当I~65mA时f3dB高达24.8GHz且光功率达~50mW；最大电光转换效率（WPE）在I~16mA时达到0.32。我们预计通过散热设计、先进封装和衬底发射阵列结构，可在相同电流下进一步提升WPE和光输出功率。此前最佳阵列成果包括：28单元850nm阵列在L=120mW时f3dB为7.5GHz[2]，以及单管980nm VCSEL在L=25mW时f3dB达23GHz。本报告还将展示大孔径单管VCSEL及三管、七管、十九管阵列从室温至85℃的补充实验数据。