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垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 是众多工业和消费产品中非常重要的光源。主要应用领域是数据通信和传感。数据通信行业使用基于 GaAs 的 VCSEL 进行光学互连，这是一种短距离光纤通信链路，用于在数据中心和超级计算机内的单元之间以高速率传输大量数据。在传感领域，VCSEL 广泛应用于消费产品，如智能手机（例如面部识别和相机自动对焦）、计算机鼠标和汽车（例如手势识别和自动驾驶的激光雷达）。在这项工作中，我们开发了一种基于物理的先进数据通信 VCSEL 等效电路模型。该模型有助于与驱动器和接收器 IC 进行协同设计和协同优化，从而实现具有带宽受限 VCSEL 和光电二极管的更高数据速率收发器。该模型还有助于理解 VCSEL 内的每个物理过程如何影响 VCSEL 的静态和动态性能。它已被用于研究载流子传输和捕获对 VCSEL 动力学的影响。这项工作还包括在氮化硅光子集成电路 (PIC) 上微转移印刷基于 GaAs 的单模 VCSEL。这种 PIC 越来越多地用于例如紧凑且功能强大的生物光子传感器。VCSEL 的转移印刷使 PIC 上集成节能光源成为可能。底部发射的 VCSEL 印刷在 PIC 上的光栅耦合器上方，并使用光反馈来控制偏振，以便有效耦合到氮化硅波导。生物传感应用所需的波长调谐是通过直流调制实现的。
VCSEL 等效电路和硅光子集成
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