隨著云視頻、區(qū)域鏈等新興消費應用興起，互聯(lián)網(wǎng)流量以每年60%的速度增長，遠遠超出思科公司的預測?；ヂ?lián)網(wǎng)流量的急劇增加，導致數(shù)據(jù)中心內(nèi)部需要消耗大量電能（新數(shù)據(jù)中心能耗已超過500MW）。并且，5G和激光雷達等應用的涌現(xiàn)，進一步加劇了數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的能耗。以光纖為基礎(chǔ)的光互連技術(shù)已廣泛的應用于數(shù)據(jù)中心，如何在保證高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，降低數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光互連能耗，包括激光器芯片、探測器芯片、驅(qū)動電芯片的能耗，成為近年來研究的熱點。

　　針對這一問題，長春光機所中德中心開展了高速、低功耗垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的研究工作，以期實現(xiàn)高速、低功耗數(shù)據(jù)傳輸。研究團隊在OM5多模光纖中基于PAM2調(diào)制實現(xiàn)了50Gbit/s的高速數(shù)據(jù)傳輸和240fJ/bit的能耗，并且驗證了850nm、880nm、910nm、940nm 四波長VCSELs基于波分復用的200Gbit/s的高速數(shù)據(jù)傳輸方案。在此基礎(chǔ)上，研究團隊進一步通過優(yōu)化VCSEL腔內(nèi)光子壽命同時降低VCSEL偏置電流，實現(xiàn)了基于980nm VCSEL單通道25Gbit/s速率下100fJ/bit的超低能耗，通過8通道25Gbit/s 鏈路方案，在保證200 Gbit/s的傳輸速率條件下，總能耗可有效降低至4通道50Gbit/s 方案的50% （表1）。這一方案由于VCSEL工作在較低偏置電流下，不僅可延長VCSEL芯片的壽命，同時減少了VCSEL的熱量散發(fā)，可進一步降低器件制冷所需能耗。

　　不同光子壽命下（a）VCSEL帶寬和（b）L-I-V特性

　　不同光子壽命VCSEL在不同傳輸速率下的能耗

　　該研究成果以“Optimization of VCSEL photon lifetime for minimum energy consumption at varying bit rates”為題發(fā)表在Optics Express上，通訊作者為Gunter Larisch副研究員和田思聰副研究員。此工作得到了中科院國際人才計劃（PIFI）以及國家重點研發(fā)計劃（2018YFB2201000）的支持。發(fā)光學及應用國家重點實驗室佟存柱主任為工作提供了工藝實驗條件。

　　文章鏈接：https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-28-13-18931

　　評 論