光源与激光器

垂直腔面发射激光器

Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser · VCSEL
图解VCSEL

定义

从芯片表面垂直发射激光的器件,易于做二维阵列、成本低、可靠性好。

图解

四类光源器件的结构差别 · 决定了它们各自能用在多快、多远的地方DFB 分布式反馈有源区(增益)内置布拉格光栅单纵模 · 窄线宽CW DFB 是硅光/CPO外置光源的主力DML 直接调制调制电流有源区(直接开关)用电流开关直接产生光调制结构最简 · 成本最低高速下啁啾大、消光比受限EML 电吸收调制激光器EA 电吸收调制器同一 InP 衬底单片集成长距高速主流消光比好、啁啾小800G / 1.6T 主力VCSEL 垂直腔面光向上出射上反射镜有源层下反射镜850nm 多模短距易做二维阵列成本低、功耗低选型口诀:短距多模看 VCSEL,成本优先看 DML,长距高速看 EML,外置光源与硅光配对看 CW DFB。
四类光源器件结构 DFB、DML、EML、VCSEL 覆盖了从最便宜到最远距的全部需求。硅光和 CPO 方案里出现的通常是 CW DFB——它只负责「稳定地发光」,调制交给硅光芯片上的调制器完成(俗称外置光源 ELS)。

说明

VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)的光从芯片表面垂直出射,而不是像传统边发射激光器那样从侧面出射。这个结构差异带来一个关键优势:极易做成二维阵列,因此非常适合需要多通道并行的短距多模方案。

VCSEL 主要工作在 850nm 波段,配合多模光纤用于 100 米以内的短距连接,典型场景是 SR8 类模块。它的优势是成本低、功耗低、阵列化容易;劣势是单通道速率与传输距离有限。

在数据中心里,VCSEL 方案正承受来自单模并行方案(DR)的压力:随着速率提升与 AI 集群对距离、可靠性的要求提高,新建项目越来越多选择单模方案,多模 VCSEL 逐渐退化为存量场景。

关键数字

850nmVCSEL 的典型工作波长
≤100m配合多模光纤的典型距离
二维阵列结构带来的核心制造优势

关键要点

  • 主战场是 850nm 多模短距(通常 100 米内)。
  • 在 CPO 路线中,多模 VCSEL 的插座式方案被厂商作为低成本选项并行推进。
  • 单通道速率上限与温漂特性限制了其向更高速率长距场景的延伸。
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