Tänään katsotaanpa OFC2024:äävaloilmaisimet, joihin kuuluvat pääasiassa GeSi PD/APD, InP SOA-PD ja UTC-PD.
1. UCDAVIS toteuttaa heikon resonanssin omaavan 1315,5 nm:n epäsymmetrisen Fabry-Perot-spektrinvaloilmaisinhyvin pienellä kapasitanssilla, arviolta 0,08 fF. Kun esijännite on -1 V (-2 V), pimeävirta on 0,72 nA (3,40 nA) ja vastenopeus on 0,93 a/W (0,96 a/W). Kyllästetty optinen teho on 2 mW (3 mW). Se tukee 38 GHz:n suurnopeusdatakokeita.
Seuraava kaavio esittää AFP PD:n rakenteen, joka koostuu aaltojohtimesta, joka on kytketty Ge-on-Si-fotodetektoriEtuosassa on SOI-Ge-aaltojohdin, joka saavuttaa yli 90 %:n moodisovituskytkennän ja <10 %:n heijastavuuden. Takaosassa on hajautettu Bragg-heijastin (DBR), jonka heijastavuus on yli 95 %. Optimoidun ontelorakenteen ansiosta (vaihesovitus edestakaisin) AFP-resonaattorin heijastus ja läpäisy voidaan eliminoida, mikä johtaa Ge-ilmaisimen lähes 100 %:n absorptioon keskiaallonpituuden koko 20 nm:n kaistanleveydellä. Ge-leveys on 0,6 µm ja kapasitanssin arvioidaan olevan 0,08 fF.
2, Huazhongin tiede- ja teknologiayliopisto tuotti piigermaniumialumivyöryfotodiodi, kaistanleveys >67 GHz, vahvistus >6,6. SACMAPD-valoilmaisinPoikittaisen pipin-liitoksen rakenne on valmistettu piioptiselle alustalle. Luonnollinen germanium (i-Ge) ja luonnollinen pii (i-Si) toimivat vastaavasti valoa absorboivana kerroksena ja elektronien kahdennuskerroksena. 14 µm:n pituinen i-Ge-alue takaa riittävän valon absorption 1550 nm:n aallonpituudella. Pienet i-Ge- ja i-Si-alueet edistävät valovirran tiheyden kasvua ja kaistanleveyden laajentamista korkealla esijännitteellä. APD-silmäkartta mitattiin -10,6 V:n jännitteellä. -14 dBm:n tuloteholla 50 Gb/s ja 64 Gb/s OOK-signaalien silmäkartta on esitetty alla, ja mitattu signaali-kohinasuhde on 17,8 ja 13,2 dB.
3. IHP:n 8-tuumaisen BiCMOS-pilottilinjan laitteet osoittavat germaniumiaPD-fotodetektorinoin 100 nm:n rivanleveydellä varustettu laite pystyy tuottamaan suurimman sähkökentän ja lyhimmän valokantajan ajautumisajan. Ge PD:n OE-kaistanleveys on 265 GHz @ 2V @ 1,0 mA DC -valovirta. Prosessin kulku on esitetty alla. Suurin ominaisuus on, että perinteinen SI-seka-ioni-istutus on hylätty ja käytetään kasvuetsausmenetelmää ioni-istutuksen vaikutuksen välttämiseksi germaniumiin. Pimeävirta on 100 nA, R = 0,45 A /W.
Kuviossa 4 HHI esittelee InP SOA-PD:n, joka koostuu SSC:stä, MQW-SOA:sta ja nopeasta fotodetektorista. O-kaistalla PD:n vasteaika on 0,57 A/W ja PDL alle 1 dB, kun taas SOA-PD:n vasteaika on 24 A/W ja PDL alle 1 dB. Näiden kahden kaistanleveys on ~60 GHz, ja 1 GHz:n ero voidaan katsoa johtuvan SOA:n resonanssitaajuudesta. Varsinaisessa silmäkuvassa ei havaittu kuvioefektiä. SOA-PD vähentää tarvittavaa optista tehoa noin 13 dB 56 GBaud:n teholla.
5. ETH toteuttaa tyypin II parannetun GaInAsSb/InP UTC-PD:n, jonka kaistanleveys on 60 GHz @ nollajännitettä ja korkea lähtöteho -11 DBM @ 100 GHz. Edellisten tulosten jatkoa käyttäen GaInAsSb:n parannettuja elektroninsiirto-ominaisuuksia. Tässä artikkelissa optimoidut absorptiokerrokset sisältävät voimakkaasti seostetun 100 nm:n GaInAsSb:n ja seostamattoman 20 nm:n GaInAsSb:n. NID-kerros auttaa parantamaan kokonaisvastetta ja auttaa myös vähentämään laitteen kokonaiskapasitanssia ja parantamaan kaistanleveyttä. 64 µm2:n UTC-PD:n nollajännitekaistanleveys on 60 GHz, lähtöteho -11 dBm @ 100 GHz ja kyllästysvirta 5,5 mA. 3 V:n vastajännitteellä kaistanleveys kasvaa 110 GHz:iin.
6. Innolight laati germanium-piifotodetektorin taajuusvastemallin ottaen täysin huomioon laitteen seostuksen, sähkökentän jakauman ja valon tuottaman varauksenkuljettajan siirtoajan. Koska monissa sovelluksissa tarvitaan suurta syöttötehoa ja kaistanleveyttä, suuri optinen teho aiheuttaa kaistanleveyden pienenemistä, joten paras käytäntö on vähentää germaniumin varauksenkuljettajien pitoisuutta rakenteellisella suunnittelulla.
7, Tsinghuan yliopisto suunnitteli kolmenlaisia UTC-PD-rakenteita: (1) 100 GHz:n kaistanleveyden omaavan kaksoisajokerrosrakenteen (DDL) ja korkean kyllästystehon UTC-PD:n, (2) 100 GHz:n kaistanleveyden omaavan kaksoisajokerrosrakenteen (DCL) ja korkean vasteajan UTC-PD:n sekä (3) 230 GHz:n kaistanleveyden omaavan MUTC-PD:n ja korkean kyllästystehon. Erilaisissa sovellustilanteissa korkea kyllästysteho, korkea kaistanleveys ja korkea vasteaika voivat olla hyödyllisiä tulevaisuudessa siirryttäessä 200G-aikakauteen.
Julkaisun aika: 19. elokuuta 2024