傳統半導體激光器體積小巧、能效優異，但發光亮度偏低，且依賴笨重復雜的光學器件。新一代光子晶體半導體激光器亮度極高，足以達到熔鋼級別，同時只需極簡光學組件即可完成數據傳輸。近日，蘇格蘭一家初創企業首次將這類新型激光器帶出實驗室，完成可承載高清視頻的戶外遠距離數據傳輸測試。

格拉斯哥大學孵化的光子激光初創公司 Vector Photonics 創始人兼 CEO 理查德?泰勒表示：“我們的激光器可廣泛應用于各類通信場景：數據中心、電信骨干網、自由空間光通信等。我們更希望實現地對星、星對地以及衛星間通信，這類深空鏈路受大氣湍流與信號吸收的影響更小。”

光子晶體擁有小于光波長的微納晶格結構，這類結構如同鏡像回廊，可精準控制特定波長光波的透射與反射。

千禧年以來，科研人員研發出光子晶體激光器，具備微型化、低功耗、高可控性的特點，可輸出高亮度、窄發散角光束。泰勒指出，將光子晶體面發射激光器（PCSEL） 應用于自由空間光通信時，只需搭配結構極簡的透鏡陣列即可完成信號發射，能顯著縮減系統體積、重量與成本，同時大幅提升傳輸距離。

PCSEL 兌現自由空間光通信應用潛力

此前，PCSEL 用于戶外自由空間光通信僅停留在實驗室階段。如今，借助格拉斯哥弗勞恩霍夫應用光子學中心搭建的專用測試系統，Vector Photonics 的 PCSEL 激光器以1310 納米近紅外波段（通信 O 波段，光纖通信主流波長）完成了戶外空地數據傳輸。

泰勒介紹，Vector Photonics 自研的 PCSEL 采用磷化銦、銦鎵砷磷材料制備，可由商用晶圓廠實現穩定量產；激光器在高校潔凈車間完成系統集成，并采用通用商用電子器件進行驅動控制。

此次測試在克萊德河兩岸完成：從格拉斯哥科學中心至克萊德賽德釀酒廠，傳輸距離 300 米，速率達 50Mbps，可穩定承載高清視頻業務。1998 年帶領團隊研制出全球首款 PCSEL 的京都大學學者野田進評價：“PCSEL 技術從實驗室走向真實戶外場景，極具里程碑意義。克萊德河跨河穩定通信實測，為光子學界驗證了該技術在非受控真實環境下的實戰性能。”

團隊還在野外場地完成500 米、50Mbps同速率傳輸。未參與本次研究的野田進補充道：“此次實測證明 PCSEL 可在溫度、濕度、大氣湍流等復雜波動環境下穩定工作，充分具備實用化落地資質，是自由空間光通信的優質備選方案。”

同時他也直言，當前 50Mbps 的傳輸速率仍偏低，其實驗室環境下 PCSEL 已實現16Gbps超高傳輸速率。

泰勒對此表示認同，稱團隊在實驗室也跑出了遠高于戶外實測的速率。本次戶外測試為英國創新署專項項目，項目要求八個月內達成22Mbps（高清視頻最低傳輸速率）指標，目前已超額完成。他透露：團隊有信心短期內實現1 公里距離 1Gbps傳輸，后續進一步突破數公里距離、數 Gbps 級高速光通信。