OFC 2026 PDP | 索尼报道高性能850nm VCSEL：全温区超 35GHz+ 适配 200G-PAM4

一、核心设计：五大优化，直击高带宽 + 高可靠核心需求

850nm 氧化物限制 VCSEL 已是短距多模光纤通信的主流方案，但要实现 200G-PAM4 的多电平调制，对宽带宽、低噪声、高温稳定性的要求大幅提升。索尼以成熟的 100G VCSEL 设计为基础，围绕提升弛豫振荡频率这一核心目标，对器件进行了五大关键优化，且所有参数均兼顾高带宽与长期可靠性，实现性能与稳定性的双重突破。

1. 优化有源区组分：采用 InGaAs 量子阱基础结构，通过调整组分提升微分增益，从材料层面为高调制速率奠定基础，这是提升弛豫振荡频率的核心手段；

2. 优化谐振腔设计：缩短载流子传输时间，让光信号对电调制信号的响应更快，进一步提升调制带宽；

3. 优化 AlGaAs DBR 载流子分布：实现电阻率与光学损耗的同步降低，既减少电学损耗、降低功耗，又避免光学损耗影响输出功率与带宽；

4. 降低器件热阻：联合设计谐振腔与 DBR ，缓解高温下载流子泄露、微分增益下降的问题，保障宽温区性能稳定；

5. 精准调控波长失谐：匹配法布里 - 珀罗腔谐振波长与有源区增益峰，让器件在 850 nm 目标波段保持最优增益特性。

同时，为适配高频信号传输，器件焊盘版图采用 GSG图案，有效抑制高频串扰与反射，让设计优势充分发挥。

二、精细制程：从晶圆到器件，让设计落地的关键

器件的外延与制程工艺严格遵循设计目标，索尼通过精细化的工艺控制，将结构设计的优势转化为实际器件性能，核心工艺涵盖外延生长、干法刻蚀、湿法氧化、离子注入与寄生参数抑制等环节。

1. MOCVD 反应炉生长外延晶圆，优化条件兼顾材料性能与可靠性；

2. 采用 ICP 干法刻蚀精准露出有源区上方 p-DBR 氧化层，再通过高温湿法氧化形成氧化物限制层，且优化氧化区域尺寸，平衡器件高速工作与可靠性需求；

3. 在台面区域做优化直径的离子注入，调控电学与光限制特性；并在电极焊盘下方引入 BCB 材料，大幅降低寄生电容，避免高频调制信号衰减；

三、实测性能：全维度拉满，完美适配 200G-PAM4

1. LIV 特性稳定，高温功耗表现优异

在 25℃与 70℃的典型工况下，器件 LIV 特性表现稳定：8mA 偏置下，25℃输出功率 7.2mW、70℃输出功率6.3mW，高温功率仅小幅衰减；电压方面，8mA 偏置下 25℃ 2.6V、70℃ 2.5V，随温度升高略有下降，展现出良好的高温低功耗特性。

2. 宽温区高带宽，过冲低更适配 PAM4

调制带宽是高速 VCSEL 的核心指标，索尼通过 Form Factor GSG 探针接触器件，搭配 Keysight N4373E PNA 网络分析仪完成 S21 响应测试，结果显示器件调制带宽随温度升高保持优异稳定性：该器件 25℃超 40GHz，70℃时 37GHz，80℃时仍达 36GHz，25℃~80℃全温区稳定超 35GHz，完全满足 200G-PAM4 的带宽需求。更重要的是，其 S21 响应的过冲水平在全温区均控制在 2dB 左右，低过冲特性有效避免信号失真，完美匹配 PAM4 多电平调制对信号平坦度的严苛要求。

3. 低噪声表现，带宽与噪声双优

相对强度噪声（RIN）是影响 PAM4 信号传输质量的关键，索尼这款VCSEL器件在70℃/8mA 工作条件下，RIN 水平稳定在 -150dB/Hz 以下 ，实现了低噪声特性。这一结果验证了其在宽带宽设计的同时，未牺牲噪声性能，带宽与噪声的协同优化，有效保证了 200G-PAM4 信号的传输质量。

4. 清晰眼图 + 低 TDECQ，传输性能达标

基于任意波形发生器的 200G-PAM4 光眼图测试中，采用 106.25 GBd 的 PAM4 信号 + PRBS15Q 码型，通过 50μm 多模光纤背靠背传输，结果显示：器件在 25℃/8mA 与 70℃/8mA 条件下均有足够的眼图张开度，且传输色散眼图闭合代价（TDECQ）在各温度下均低于 4dB，完全满足 200G-PAM4 链路的传输要求。

5. 超 10 年长寿命，满足实用化可靠性需求

可靠性是器件商用的核心前提，该 VCSEL 采用 TO-CAN 封装，在 100℃高温、9.5mA 恒定偏置下进行加速老化测试，基于标准可靠性模型估算：70℃/8mA 实际工作条件下，寿命超 10 年。目前更全面的可靠性测试仍在进行，已有的结果充分证明了其长期工作的稳定性，为商用落地提供了关键保障。

四、技术总结与行业价值

索尼这款 VCSEL 的核心突破，在于实现了设计与工艺的一体化优化，打破传统 VCSEL 高温带宽衰减、噪声增大的瓶颈，达成宽温区高带宽、低噪声、长寿命的三重性能突破。

作为当前 850nm 多模 VCSEL 的顶尖产品，其为 200G-PAM4 标准多模光链路提供了高性能光源解决方案，匹配 AI 计算集群、数据中心的短距高速光互连需求，为下一代高带宽、低功耗光互连系统奠定关键器件基础。同时，其材料与结构协同创新、设计与工艺高度契合的技术路径，也为后续高速 VCSEL 的研发提供了重要参考。