滿(mǎn)足高速數據需求　VCSEL元件制程大突破

　　臺灣大學(xué)光電所暨電機系近期宣布，該系已與交通大學(xué)光電系成功開(kāi)發(fā)出少數模態(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可應用于大型數據中心、超級電腦內的連接，在數據分析需求不斷攀升的帶動(dòng)下，預期VCSEL未來(lái)產(chǎn)值將超過(guò)十億美元。

　　VCSEL已被納入乙太網(wǎng)路標準規范(IEEE 802.3 bs)，是未來(lái)短距傳輸的主要光源，因其具有低功耗、高效率及高速等特性，將能顯著(zhù)帶動(dòng)網(wǎng)路產(chǎn)業(yè)的效率及功能。由兩校所共同開(kāi)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)一步運用于數據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直接調變傳輸位元，率先領(lǐng)先的研究團隊有瑞典查爾摩斯工學(xué)院、美國伊利諾大學(xué)香檳校區，與加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校。臺灣大學(xué)光電所暨電機系所長(cháng)林恭如表示，近期在臺大與交大的合作努力下，臺灣研究團隊的進(jìn)度已經(jīng)迎頭趕上，甚至在許多關(guān)鍵參數上有所超越。這些成果也將在2017年春季的美國光纖通訊會(huì )議(OFC)上進(jìn)行發(fā)表。

　　近期VCSEL主要的技術(shù)突破在于藉由擴散技術(shù)，成功降低半導體電阻，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(kāi)關(guān)鍵調變(OOK)、50Gbit/s的4階脈沖振幅調變(PAM4)，或高達92Gbit/s的正交振幅頻率調變(QAM-OFDM)，直接對光載波攜帶通訊訊號進(jìn)行調變，并在多模光纖中傳輸。而該VCSEL元件開(kāi)發(fā)完成后，目前已由高雄應用科技大學(xué)電子系教授施天從的研發(fā)團隊，負責封裝成高速光傳輸器模組。

　　臺灣大學(xué)光電所暨電機系教授吳肇欣表示，與目前商用化的VCSEL相比，本計畫(huà)的開(kāi)關(guān)鍵調變，藉由特殊最佳化的制程，無(wú)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 )設計，從設計、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(guò)其體積比較大，未來(lái)將進(jìn)一步縮小到與現行100Gbit/s模組的體積一樣大。

　　林恭如則補充，該元件現已能立即應用于數據中心傳輸器，作為主要載波光源。相信在轉移至國內廠(chǎng)商后，將能顯著(zhù)提升臺灣相關(guān)業(yè)者在全球市場(chǎng)上的競爭力。