de.wedoany.com-Bericht: Mit der Verbreitung von generativer künstlicher Intelligenz und Hochleistungsrechnen wächst der Bedarf an schneller und energieeffizienter Kommunikation in Rechenzentren erheblich. In diesem Kontext erhält die Technologie des Co-Packaged Optics (CPO) aufgrund ihrer Fähigkeit, elektrische Verkabelung zu verkürzen und den Energieverbrauch zu senken, große Aufmerksamkeit in der Branche. Als Kernkomponente von CPO muss die externe Laserquelle (ELS) nicht nur eine hohe Ausgangsleistung von mehreren hundert Milliwatt liefern, sondern auch einen Leistungswirkungsgrad von über 20 % aufweisen. Um diese Anforderung zu erfüllen, hat ein Forschungsteam erfolgreich einen leistungsstarken 1,3-μm-Halbleiterlaser entwickelt, der einen Breitstreifen-Halbleiterlichtverstärker (SOA) integriert, und dabei wichtige Fortschritte bei der Balance von Leistung und Energieeffizienz erzielt.
Das Bauteil nutzt eine elektrisch isolierte Struktur, die durch die Kombination eines verteilten Rückkopplungs-Laserdiodenabschnitts (DFB-LD) mit einem Breitstreifen-SOA-Abschnitt sowohl hohe Kohärenz als auch hohe Ausgangsleistungseigenschaften vereint. Der SOA-Abschnitt ist mit einer 7,2 μm breiten Wellenleiterkonstruktion ausgelegt, die effektiv die Photonendichte reduziert und die Wärmeableitungspfade verbessert, wodurch die Verstärkungssättigung unterdrückt und die optische Ausgangsleistung erhöht wird. In praktischen Tests erreichte der leistungsstarke Halbleiterlaser bei einer Betriebstemperatur von 45 °C eine Ausgangsleistung von über 400 mW und einen Leistungswirkungsgrad von 25 %, was die anspruchsvollen Anforderungen von CPO-Anwendungen an effiziente Lichtquellen vollständig erfüllt.
Neben der herausragenden Leistungsfähigkeit zeichnet sich das System auch durch exzellente Signalqualität und Stabilität aus. Experimentelle Daten zeigen, dass das Bauteil einen stabilen Seitenmodenunterdrückungsfaktor (SMSR) von über 45 dB erreicht und bei einem weiten Stromscan-Bereich keine Modensprünge auftreten, was die Kontinuität des Spektrums sicherstellt. Darüber hinaus liegt das relative Intensitätsrauschen (RIN) des leistungsstarken Halbleiterlasers durch Optimierung des Betriebsstroms des DFB-LD unter -155 dB/Hz. In Kombination mit einem Fernfeldmuster (FFP), das einer Gauß-Verteilung nahekommt, bietet dies eine zuverlässige Grundlage für hochwertige optische Kommunikation.
Diese Technologie löst erfolgreich die bei traditionellen Hochleistungslasern häufig auftretenden Probleme im Wärmemanagement und der Modenstabilität, indem sie die elektrische Isolation und Leistungsverteilung der einzelnen Komponenten optimiert. Dieser leistungsstarke Halbleiterlaser mit hoher Stabilität und Effizienz bietet nicht nur eine leistungsfähige Unterstützung für die Kurzstrecken-Glasfaserkommunikation innerhalb von Rechenzentren, sondern legt auch die technologische Grundlage für zukünftige Kommunikationsentwicklungen mit 1,6 Tbit/s und noch höheren Datenraten.
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