С помощью программного обеспечения для моделирования фотонных интегральных схем в 3D (PICS 3D) был разработан вертикально-резонаторный лазер с излучением с поверхности (VCSEL) длиной волны 1.3 мкм с переходным барьером InGaAs и структурой из двойного оксида, направленный на улучшение равномерности распределения носителей в активной области и улучшение характеристик переноса носителей, что повышает дифференциальное усиление. Результаты показывают, что с введением переходного барьера InGaAs и структуры двойного оксида пороговый ток устройства постепенно снижается, а коэффициент наклона, выходная мощность и эффективность преобразования мощности постепенно увеличиваются. Переходный барьер InGaAs улучшает инжекцию носителей, обеспечивая более равномерное распределение носителей в активной области. Одновременно на n-стороне вводится окисленная прослойка, формируя структуру двойного оксида, которая дополнительно усиливает ограничение носителей и оптического поля. Для нового VCSEL с оксидным отверстием диаметром 7 мкм максимальная эффективность преобразования достигает 37,8%, максимальный коэффициент наклона — 0,923 Вт/А, мощность достигает 9 мВт. При токе инжекции 10 мА новый VCSEL демонстрирует максимальную трехдебелевую ширину модуляции 19,8 ГГц и 16 ГГц при 25 ℃ и 85 ℃ соответственно, показывая хорошие высокоскоростные характеристики. Теоретический дизайн нового VCSEL на 1.3 мкм предоставляет теоретическое руководство и данные для подготовки эпитаксиальных материалов.

вертикально-резонаторный лазер с излучением с поверхности;высокая скорость;оптическое взаимодействие;полоса малосигнальной модуляции;дифференциальное усиление