PICS 3D(3차원 광 집적 회로 시뮬레이터) 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 InGaAs 전이 장벽과 이중 산화층 구조를 갖는 1.3 μm 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)를 설계하였으며, 활성 영역 내부의 캐리어 분포 균일성을 향상시키고 캐리어의 전달 특성을 개선하여 미분 이득을 높이는 것을 목표로 하였다. 결과는 InGaAs 전이 장벽과 이중 산화층 구조 도입에 따라 소자의 임계 전류가 점차 감소하고 기울기 효율, 출력 전력 및 전력 변환 효율이 점진적으로 증가함을 보여준다. InGaAs 전이 장벽은 캐리어 주입을 향상시켜 활성 영역 내의 캐리어 분포를 더욱 균일하게 만든다. 동시에 n측에 산화층을 삽입하여 이중 산화 구조를 형성하여 캐리어와 광장의 구속 효과를 더욱 강화하였다. 산화 개구부가 7 μm인 신형 VCSEL의 경우 최대 변환 효율은 37.8%, 최대 기울기 효율은 0.923 W·A^-1, 출력은 9 mW에 달한다. 주입 전류 10 mA에서 신형 VCSEL은 25 ℃ 및 85 ℃에서 최대 3 dB 변조 대역폭이 각각 19.8 GHz와 16 GHz로 우수한 고속 성능을 나타낸다. 신형 1.3 μm VCSEL의 이론적 설계는 외연 재료 제작을 위한 이론적 지침과 데이터 지원을 제공한다.

수직 공동 표면 발광 레이저; 고속; 광 상호 연결; 소신호 변조 대역폭; 미분 이득