光子学报
2023, 52(11): 1106004
西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
基于激光输出的时间序列、功率谱以及相图, 对1 550 nm垂直腔表面发射激光器（1 550 nm-VCSELs）在光电负反馈作用下的动力学特性进行了研究.结果表明：固定偏置电流, 在不同反馈强度下, 光电负反馈1 550 nm-VCSEL可呈现规则脉冲态、准周期态、混沌脉冲态等非线性动力学态；固定反馈强度, 偏置电流取不同值时, 1 550 nm-VCSEL也可呈现脉冲态、准周期态、混沌脉冲态等不同的非线性动力学状态.给出了1 550 nm-VCSEL非线性动力学状态在偏置电流和反馈强度构成的参量空间分布.分析了激光器的动态演化路径, 结果表明：在较小偏置电流和弱光电反馈下, 激光器主要工作在稳态；随着偏置电流增加, 激光器输出的动力学态通常随反馈强度的增加以规则脉冲态-准周期态-规则脉冲态的方式循环演化到混沌脉冲态；当偏置电流增加到一定值后, 激光器输出的动力学态随反馈强度的增加主要以规则脉冲态-准周期态-混沌脉冲态的方式循环演化.
非线性光学 半导体激光物理 1550 nm垂直腔表面发射激光器 负光电反馈 非线性动力学 Nonlinear optics Semiconductor laser physics 1550 nm Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers Negative optoelectronic feedback Nonlinear dynamics
研究了光电反馈对1550 nm垂直腔表面发射激光器（1550 nm-VCSEL）中偏置电流沿不同路径连续变化而导致的偏振双稳特性的影响。研究结果表明：自由运行1550 nm-VCSEL的偏置电流在逐渐增加的过程中会产生Ⅰ类偏振开关（PS），而在电流逐渐减小的过程中会产生Ⅱ类PS，Ⅰ类PS和Ⅱ类PS的开关点电流具有不同的值，即自由运行1550 nm-VCSEL呈现出偏振双稳（PB）特性；引入光电正反馈后，Ⅰ类PS和Ⅱ类PS的开关点电流在不同的反馈强度下会有所改变，双稳环宽度随反馈强度的增加呈现逐渐减小的趋势；引入光电负反馈后，Ⅰ类PS和Ⅱ类PS的开关点电流随着反馈强度的增加变化比较复杂，双稳环宽度总体呈现下降的趋势，但下降过程中伴随着较大波动。
激光光学 偏振双稳 光电反馈 垂直腔表面发射激光器 偏振开关 激光与光电子学进展
2016, 53(7): 071405
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室，湖北 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430074
3 北京科技大学 数理学院，北京 100083
针对目前光通信对传输速率要求不断提高的问题，设计并实现了QSFP+(4通道小型可热插拔)收发合一光模块，其单信道传输速率可达10 Gbit/s，4个信道总传输速率为40 Gbit/s。模块采用工作波长为850 nm的VCSEL(垂直腔表面发射激光器)阵列作为光发射器件，高速PIN(光电二极管)型PD(光检测器)阵列作为光接收器件，与传统的设计相比，降低了设计复杂度和整体成本。对光模块进行了相关仿真和测试，结果表明，通道串扰低于－42 dB，接收灵敏度优于－11 dBm，总体性能指标满足IEEE 802.3ba标准的要求。
4通道并行光收发模块 垂直腔表面发射激光器 4通道小型可热插拔 quad parallel optical transceiver module VCSEL QSFP+
提出了一种基于垂直腔表面发射激光器（VCSEL）的无本振光子微波上变频方案。该方案将相对低速的伪随机基带信号注入VCSEL中，利用注入信号的高次谐波注入锁定VCSEL。被锁定激光器波长与原注入光信号在谐振腔中相干差拍，产生上变频调幅微波信号。实验中利用2.5 Gb/s非归零码强度调制信号注入锁定VCSEL，无需本振，实现了载波频率为14.3 GHz的光子微波上变频，10 kHz偏移处载波相位噪声达-81 dBc/Hz。通过调节注入光信号的波长和功率，进一步实现载波频率在7.5~23 GHz之间的调谐，验证了该方案的可行性，并对系统性能进行了误码分析，系统代价为1.4 dB。结果证明该方案无需微波本振，仅需采用价格低廉的VCSEL即可实现光子微波上变频，从而为无线光混合接入网中光子微波信号产生技术提供了一种低成本的解决思路。
光通信 全光上变频 注入锁定 垂直腔表面发射激光器
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室，湖北 武汉430074
2 武汉邮电科学研究院，湖北 武汉430074
在SFP（小型可插拔）光模块中，LDD（激光器驱动器）是一个非常关键的部分，LDD调制端的电压余量是否足够关系到光模块能否正常工作及工作指标是否满足要求。文章分别讨论了VCSEL（垂直腔表面发射激光器）与LDD的直流和交流耦合对LDD调制端电压余量的影响。实验结果表明，采用交流耦合的接口方式可以有效地避免LDD调制端电压余量不足的情况出现，研究结果对使用VCSEL的SFP光模块的设计具有参考价值。
小型可插拔光模块 垂直腔表面发射激光器 电压余量 耦合方式 SFP optical module VCSEL voltage margin coupling mode
上海大学 通信与信息工程学院 特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海200072
垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是一种应用于光纤通信系统的低成本、高性能的特定波长光源, 它具有测试简单、易耦合以及易形成阵列等独特优势, 已在光并行互连及高密度光存贮等领域得到大规模应用。文章介绍了VCSEL的结构和当前的制造工艺水平, 阐述了各波段VCSEL的发展和应用现状, 探讨了VCSEL在不同领域中的应用范围并指出了VCSEL的发展前景。
垂直腔表面发射激光器 分布式布拉格反射器 光互连 VCSEL DBR optical interconnection
华中科技大学,激光技术国家重点实验室,武汉,430074
介绍了一种宽带光总线互连网络机群系统.该系统利用宽带多层自由空间光学数据总线和VCSEL/MSM-CMOS光电子集成器件实现4台计算机之间互连.专用通讯适配器实现高性能并行接口(high performance parallel interface,HIPPI)到外设部件互连 (peripheral component interconnection,PCI)协议转换.该系统光互连网络传输容量可达60Gbit/s,可用于计算机之间的高速通讯.
垂直腔表面发射激光器 光互连网络 机群 HIPPI PCI
华中科技大学激光技术国家重点实验室,武汉,430074
提出了一种基于VCSEL/MSM-CMOS技术的并行光互连系统,详细介绍了系统整体设计,着重对光网络通信接口卡中的PCI-HIPPI接口模块、HIPPI-FIBER接口模块、光总线模块设计进行了阐述.
并行光互连 垂直腔表面发射激光器 接口
