滿足高速數(shù)據(jù)需求　VCSEL元件制程大突破

　　臺灣大學(xué)光電所暨電機(jī)系近期宣布，該系已與交通大學(xué)光電系成功開發(fā)出少數(shù)模態(tài)與單一模態(tài)高速垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)元件，在提升整體操作效率上，有重大突破進(jìn)展。VCSEL可應(yīng)用于大型數(shù)據(jù)中心、超級電腦內(nèi)的連接，在數(shù)據(jù)分析需求不斷攀升的帶動下，預(yù)期VCSEL未來產(chǎn)值將超過十億美元。

　　VCSEL已被納入乙太網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(IEEE 802.3 bs)，是未來短距傳輸?shù)闹饕庠?，因其具有低功耗、高效率及高速等特性，將能顯著帶動網(wǎng)路產(chǎn)業(yè)的效率及功能。由兩校所共同開發(fā)的元件，在與相關(guān)IC封裝后，將可組成光收發(fā)器，進(jìn)一步運(yùn)用于數(shù)據(jù)中心的高速光纖傳輸網(wǎng)路。

　　VCSEL雖然非常的小，但它影響了資料交換中心的光纖速度。目前全世界在VCSEL直接調(diào)變傳輸位元，率先領(lǐng)先的研究團(tuán)隊有瑞典查爾摩斯工學(xué)院、美國伊利諾大學(xué)香檳校區(qū)，與加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校。臺灣大學(xué)光電所暨電機(jī)系所長林恭如表示，近期在臺大與交大的合作努力下，臺灣研究團(tuán)隊的進(jìn)度已經(jīng)迎頭趕上，甚至在許多關(guān)鍵參數(shù)上有所超越。這些成果也將在2017年春季的美國光纖通訊會議(OFC)上進(jìn)行發(fā)表。

　　近期VCSEL主要的技術(shù)突破在于藉由擴(kuò)散技術(shù)，成功降低半導(dǎo)體電阻，解決面射型雷射在小氧化孔徑面臨的困境，以提高少數(shù)模態(tài)與單一模態(tài)VCSEL元件的整體操作效率。

　　該元件經(jīng)由44Gbit/s的開關(guān)鍵調(diào)變(OOK)、50Gbit/s的4階脈沖振幅調(diào)變(PAM4)，或高達(dá)92Gbit/s的正交振幅頻率調(diào)變(QAM-OFDM)，直接對光載波攜帶通訊訊號進(jìn)行調(diào)變，并在多模光纖中傳輸。而該VCSEL元件開發(fā)完成后，目前已由高雄應(yīng)用科技大學(xué)電子系教授施天從的研發(fā)團(tuán)隊，負(fù)責(zé)封裝成高速光傳輸器模組。

　　臺灣大學(xué)光電所暨電機(jī)系教授吳肇欣表示，與目前商用化的VCSEL相比，本計畫的開關(guān)鍵調(diào)變，藉由特殊最佳化的制程，無論是在頻寬，還是訊號對雜訊的比例上，皆增加不少。

　　施天從表示，此VCSEL元件屬于臺灣的原創(chuàng)設(shè)計，從設(shè)計、晶圓制作、制程、封裝皆是在臺灣進(jìn)行。雖然去年400Gbit/s的模組已經(jīng)產(chǎn)生，不過其體積比較大，未來將進(jìn)一步縮小到與現(xiàn)行100Gbit/s模組的體積一樣大。

　　林恭如則補(bǔ)充，該元件現(xiàn)已能立即應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心傳輸器，作為主要載波光源。相信在轉(zhuǎn)移至國內(nèi)廠商后，將能顯著提升臺灣相關(guān)業(yè)者在全球市場上的競爭力。