本文介绍了4、8和12高速器件的单片集成长波垂直腔面发射激光器阵列。这些设备的光刻定义间距为250米，在20公里的标准单模光纤中具有10Gb/s的每通道带宽。整个阵列的输出性能是非常均匀的。发射波长是可寻址的电流调谐，没有任何误码率损失。这为城域网络提供了高度可扩展的带宽。通过从粗波分复用（WDM）到密集波分复用（WDM）操作的迁移，在不进一步投资发射机基础设施的情况下，带宽从2.5Gb/s升级到80Gb/s是可行的。
用于高带宽WDM-PONs的1.55um vcsel阵列(1)-设备结构
垂直腔面发射激光器（VCSELs）已被证明是波分复用无源光网络（wdm-pon）中具有成本效益的光源，近年来制造技术稳步发展，特别是单片一维（1-D）和二维阵列制造。爆炸性的带宽需求，特别是在上传和下载速度方面，将需要在接入网中采用WDM技术。由于电信系统的主要问题是连通性，因此未来的系统需要对称的上下游带宽。为了在未来实现有吸引力的市场条件，每带宽的成本必须大幅降低。在这里，我们描述并描述了一种一维VCSELs阵列结构，该结构可以在不进一步投资的情况下实现每个客户带宽的升级（从2.5Gb/s到潜在的80Gb/s甚至120Gb/s）。在网络初始化时，每个客户处所的VCSEL发射机阵列将被配置为在一个波长通道上传输上游数据。用户之间的波长信道间隔固定在粗波分复用（CWDM）网格上。随着需求的增加，每个客户的每个CWDM信道的调制速率可能会增加到10gb/s，客户可能会使用1×N VCSELs阵列中的所有激光器来传输平行的N×10Gb/s。阵列内激光器之间的波长间隔固定为密集波分复用（DWDM）。
在本文中，我们首次进行了调制带宽超过10GHz的1.55um VCSEL阵列的数据传输实验，并提出了一种新的可扩展带宽升级的应用方案。
设备结构
本研究所采用分子束外延法在InP衬底上生长了所研究的激光器。基本结构是先前发表的高速1.55um VCSEL结构，单片集成到一维阵列结构中，光刻定义的间距为250um。
对于高带宽的电信应用，保持较低的寄生电容是必不可少的。这导致如图1所示的结构，具有10um厚的低介电常数钝化苯并环丁烯，市售名称为Cyclotene 3022-57。该装置本身只有30um宽。芯片的p侧触点可以在设备的顶部和底部进行访问，以实现各种安装方式。在制造过程中，去除InP衬底，并集成电镀金散热器。顶部和底部镜面分别由33.5对InGaAlAs-InAlAs和3.5对附加Au涂层的CaF2-ZnS组成。有源区包括七个由拉伸应变势垒分隔的压缩应变量子阱。电流约束由埋地隧道结完成，允许用具有低损耗和欧姆加热的n型材料代替p导电。所有激光器都是完全分离的，可以很容易地单独解决。
图1 1×12 VCSEL阵列的俯视图和原理图截面，长度是250um
到目前为止，我们已经制作了4、8和12个VCSEL阵列，具有高成品率和良好的均匀性。单片集成一维阵列的主要优点是固定间距。再加上倒装芯片的能力，这些器件特别适合组合成集成光学系统，如聚合物基光波导板。此外，为了提供并行链路和光纤带传输的模块，VCSEL阵列已经成功部署。
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