硅基InP薄膜面发射100Gbps的SEL激光器

2026-07-28
VCSEL是典型的面发射激光器，具有低功耗，小型化，易集成的的优势。



2026OFC，NTT发表一个硅基InP的面发射激光器。略聊一下。

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可但是，VCSEL通常使用GaAs材料，且发光波长多选择850nm，能红移到940nm、1060nm，都是面临很大的内应力，有可靠性风险。
常规的1310nm的激光器选择InP材料，且多为“边发射EEL”型。
这次的NTT就是用硅基InP薄膜制作的面发射1310nm的激光器，更有利于光纤O波段低色散低损耗传输。
另外，VCSEL通常的多模激光器，传输距离在30m、50m、100m范围内，产业研究拓展到150-200m。
而O波段的激光器，通常可传输500m、2km等距离。
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说一下NTT这个设计的原理，这是在早前的硅基异质集成DFB的基础上增加表面耦合光栅，且底部设计与VCSEL类似的DBR布拉格反射光栅。
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这个结构去年第一次发表，底部DBR光栅用的氧化硅和氧化钛材料叠加而成。
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2026年则优化了表面光栅，分成DBR无源波导区域的布拉格光栅，有源区上方的DFB光栅以及发光区的GC耦合光栅，分别通过DFB光栅谐振，DBR光栅控制单纵模，GC耦合光栅控制光的表面输出，各司其职。
底部的DBR光栅用多晶硅与氧化硅，增大折射率差，提高反射效率。
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底部光栅每层的厚度是四分之一波长来设计的，用比氧化钛折射率更大的多晶硅来提高与氧化硅的折射率差，降低层厚。
下图的BOX的SiO与顶层SiO2的折射率不同，是因为BOX层的SiO2是高温工艺形成的，原子密度更高，而顶部SiO2相对的低温沉积，其折射率略有不同。
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2025年底部六对氧化硅氧化钛DBR光栅，厚度2.4μm，导致对光场的反射效果降低。
2026年，更换材料减薄层厚，并降低层数，底部DBR厚度降低到0.56μm，减薄80%，提高电光效率。
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虽然说硅基InP薄膜的SEL激光器，2026年提高发光效率，但相对于常用的VCSEL功率来说，硅基SEL的这个1.88mW的饱和功率依然还是十分的小。
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小结一下，NTT的验证，可调制100Gbps的PAM4信号，传输2km，这里边略注意一下哈，激光器的功率很低，其验证时加了外部的光放大器的。
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