中央大學團隊開發新穎雷射光源，突破傳統 VCSEL 光源傳輸速度

隨著光纖連接網路建設與資料中心普及化，GPU 及周邊開關晶片、不同資料中心之間的巨量資料高速搬移也變得重要，中央大學電機系許晉瑋教授團隊對此開發新穎 VCSEL 光源，傳輸表現可達 40 GHz 調製頻寬。

目前 NVIDIA 的 AI 機櫃所需資料流量已超過全世界乙太網路資料流量，具有低功耗、超高速、可和 IC 晶片高密度共同封裝的雷射光源也成為重要發展趨勢，雷射光源與光纖結合可取代笨重且高損耗的高頻電纜線，並使 AI 機櫃的電力消耗量大幅下降。

如何有效處理高速雷射加上光纖的光學通道頻寬，便成為降低下世代 AI 高速資料連結電力消耗的重要課題。

在國科會支持下，中央大學電機系許晉瑋教授團隊成功開發出新穎「單模、超高速、低耗能垂直共振腔面射型雷射（Vertical Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL）」，此技術突破傳統 VCSEL 光源速度（40 GHz）與單模輸出功率（~5mW）限制，雷射元件與單模光纖結合後，在不外加任何數位信號處理前提下，能達成 850 nm 波長的 40 GHz 調變頻寬，及 5.2 km x Gbit/sec 的世界最高光纖傳輸距離 x 資料量乘積。

團隊以獨家鋅擴散結構專利帶來新穎單模 VCSEL 核心技術，與傳統單模 VCSEL 不同之處在於改變發光孔徑形狀，這種幾何結構可大幅提升單模 VCSEL 的輸出功率和操作速度。

鋅擴散 VCSEL 結構早已於國內 VCSEL 晶片製造商大量生產，並應用在智慧型手機近距離感測模組光源，目前團隊正和國內 VCSEL 晶片製造商洽談技轉與量產，未來在 AI 光鏈結市場的應用應該指日可待。

有關該元件完整的技術內容已發表於《IEEE 量子電子學選題期刊》。

（首圖僅為示意圖，來源：pixabay）