Mit der 3D-Photonikintegrationsschaltkreis-Simulationssoftware (PICS 3D) wurde ein 1,3 μm vertikal kavitierter Oberflächenemissionslaser (VCSEL) mit InGaAs-Übergangsbarriere und Doppeloxidschichtstruktur entwickelt, um die Gleichmäßigkeit der Ladungsträgerverteilung im aktiven Bereich zu verbessern und die Transportcharakteristik der Ladungsträger zu optimieren, wodurch die differentielle Verstärkung erhöht wird. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Einführung der InGaAs-Übergangsbarriere und der Doppeloxidschichtstruktur der Schwellstrom des Geräts allmählich abnimmt, während Steilheitseffizienz, Ausgangsleistung und Energieumwandlungseffizienz allmählich zunehmen. Die InGaAs-Übergangsbarriere verbessert die Ladungsträgerinjektion und sorgt für eine gleichmäßigere Verteilung der Ladungsträger im aktiven Bereich. Gleichzeitig wird auf der n-Seite eine Oxidschicht eingefügt, die eine Doppeloxidschichtstruktur bildet und die Begrenzung von Ladungsträgern und optischem Feld weiter verstärkt. Für den neuen VCSEL mit einer Oxidöffnung von 7 μm kann die Spitzenumwandlungseffizienz 37,8 % erreichen, die maximale Steilheitseffizienz beträgt 0,923 W·A^-1, und die Leistung erreicht 9 mW. Bei einem Injektionsstrom von 10 mA zeigt der neue VCSEL bei 25 ℃ und 85 ℃ eine maximale 3-dB-Modulationsbandbreite von 19,8 GHz bzw. 16 GHz und weist eine gute Hochgeschwindigkeitsleistung auf. Das theoretische Design des neuen 1,3 μm VCSEL bietet theoretische Leitlinien und Datensupport für die Herstellung epitaktischer Materialien.

vertikaler Oberflächenemissionslaser; Hochgeschwindigkeit; optische Vernetzung; Klein-Signal-Modulationsbandbreite; differentielle Verstärkung