乔治华盛顿大学(George Washington University)的研究人员开发了一种新的垂直腔面发射激光器(VCSEL)设计，这种设计具有创纪录的快速时间带宽。这可以通过组合多个横向耦合腔来实现，从而增强激光器的光反馈能力。VCSEL已成为数据中心和超级计算机实现节能和高速光互连的重要方法。

VCSEL是一种重要的单腔半导体激光器，它发射垂直于芯片表面的光。这种激光器具有体积小、光电性能好等优点，在市场上的地位越来越重要。作为小型激光器，它们被用作高速、短波通信和光数据网络中的光源.紧凑的高速VCSEL使智能传感器在汽车和数据通信中的应用成为交通拥挤和高速传输的关键要求。然而，3dB带宽(即VCSEL的速度限制)受到热效应、寄生电阻、电容和非线性增益效应的限制。

由于非线性光学放大效应(称为增益弛豫振荡)，直接调制不能超过30 GHz。本发明介绍了革命性的新颖的VCSEL设计。由于需要仔细管理激光器内部的反馈，研究人员提出了一种将多个耦合腔组合在一起的多反馈方法。这使得它们能够增强称为"慢光"的反馈，从而使时间激光带宽(速度)超过了弛豫振荡器频率的已知极限。创新是开创性的，因为每个腔体的直接反馈只需适度，且能被耦合腔精确控制，因此具有较高的设计自由度。根据这种耦合腔方案，可在100 GHz范围内产生调制带宽。

在这里，我们介绍了激光设计的范式转变。我们采用一种新的耦合腔方法，通过大幅度降低激光器的速度，仔细控制对激光器的反馈。这种耦合腔法为激光设计增加了新的自由度，具有基本的科技机遇。"乔治华盛顿大学电气和计算机工程副教授Volczog(VolkerSorger)。

本发明是及时的，因为对数据服务的需求正在迅速增长，并且正在向下一代通信网络(如6/G)发展，并且还被应用于靠近传感器或汽车智能手机的面部标识。此外，耦合腔系统为新的应用铺平了道路。量子信息处理器，例如相干Ising机器，"HamedDalir博士补充说，他是论文的共同作者和技术发明者。