Fotodetektory OFC2024

Dzisiaj przyjrzymy się OFC2024fotodetektory, do których należą głównie GeSi PD/APD, InP SOA-PD i UTC-PD.

1. UCDAVIS realizuje słaby rezonansowy, niesymetryczny impuls Fabry’ego-Perota o długości fali 1315,5 nmfotodetektoro bardzo małej pojemności, szacowanej na 0,08 fF. Przy napięciu polaryzacji -1 V (-2 V), prąd ciemny wynosi 0,72 nA (3,40 nA), a szybkość reakcji 0,93 A/W (0,96 A/W). Moc optyczna nasycenia wynosi 2 mW (3 mW). Urządzenie obsługuje eksperymenty z danymi o dużej prędkości, realizowane z częstotliwością 38 GHz.
Poniższy diagram przedstawia strukturę AFP PD, która składa się z falowodu sprzężonego z wiązką Ge-on-Fotodetektor krzemowyz przednim falowodem SOI-Ge, który osiąga > 90% sprzężenia dopasowania modów przy współczynniku odbicia <10%. Tylny to rozproszony reflektor Bragga (DBR) o współczynniku odbicia >95%. Dzięki zoptymalizowanej konstrukcji wnęki (warunek dopasowania fazowego w obie strony) możliwe jest wyeliminowanie odbicia i transmisji rezonatora AFP, co skutkuje absorpcją detektora Ge do prawie 100%. W całym 20-nm paśmie centralnej długości fali, R+T <2% (-17 dB). Szerokość Ge wynosi 0,6 µm, a pojemność szacuje się na 0,08 fF.

2. Uniwersytet Nauki i Technologii Huazhong wyprodukował krzemowo-germanowyfotodioda lawinowa, pasmo >67 GHz, wzmocnienie >6,6. SACMFotodetektor APDStruktura poprzecznego złącza pipinowego jest wytwarzana na krzemowej platformie optycznej. Warstwa absorbująca światło to german (i-Ge) i warstwa podwajająca elektrony to krzem (i-Si). Obszar i-Ge o długości 14 µm gwarantuje odpowiednią absorpcję światła przy 1550 nm. Małe obszary i-Ge i i-Si sprzyjają zwiększeniu gęstości fotoprądu i poszerzeniu pasma przy wysokim napięciu polaryzacji. Mapa oka APD została zmierzona przy -10,6 V. Przy wejściowej mocy optycznej -14 dBm, mapa oka sygnałów OOK 50 Gb/s i 64 Gb/s jest pokazana poniżej, a zmierzony SNR wynosi odpowiednio 17,8 i 13,2 dB.

3. Urządzenia linii pilotażowej IHP 8-calowego BiCMOS pokazują germanFotodetektor PDo szerokości żeberka około 100 nm, co pozwala na generowanie najwyższego pola elektrycznego i najkrótszego czasu dryfu fotonośnika. Ge PD ma pasmo OE wynoszące 265 GHz przy 2 V i 1,0 mA prądu stałego. Przebieg procesu przedstawiono poniżej. Najważniejszą cechą jest rezygnacja z tradycyjnej implantacji jonów mieszanych SI i zastosowanie metody trawienia wzrostowego, aby uniknąć wpływu implantacji jonów na german. Prąd ciemny wynosi 100 nA, R = 0,45 A/W.
4. HHI prezentuje technologię InP SOA-PD, składającą się z SSC, MQW-SOA i szybkiego fotodetektora. W paśmie O, PD charakteryzuje się czułością A na poziomie 0,57 A/W przy PDL poniżej 1 dB, natomiast SOA-PD charakteryzuje się czułością 24 A/W przy PDL poniżej 1 dB. Szerokość pasma obu wynosi ~60 GHz, a różnica 1 GHz wynika z częstotliwości rezonansowej SOA. W rzeczywistym obrazie oka nie zaobserwowano efektu wzoru. SOA-PD zmniejsza wymaganą moc optyczną o około 13 dB przy 56 GBaud.

5. ETH implementuje ulepszony układ GaInAsSb/InP UTC-PD typu II o szerokości pasma 60 GHz przy zerowym napięciu polaryzacji i wysokiej mocy wyjściowej -11 DBM przy 100 GHz. Kontynuacja poprzednich wyników z wykorzystaniem ulepszonych możliwości transportu elektronów GaInAsSb. W niniejszym artykule zoptymalizowane warstwy absorpcyjne obejmują silnie domieszkowany GaInAsSb o średnicy 100 nm i niedomieszkowany GaInAsSb o średnicy 20 nm. Warstwa NID pomaga poprawić ogólną czułość, a także pomaga zmniejszyć całkowitą pojemność urządzenia i poprawić szerokość pasma. Układ UTC-PD o powierzchni 64 µm² ma szerokość pasma zerowego napięcia polaryzacji 60 GHz, moc wyjściową -11 dBm przy 100 GHz i prąd nasycenia 5,5 mA. Przy napięciu polaryzacji zaporowej 3 V szerokość pasma wzrasta do 110 GHz.

6. Firma Innolight opracowała model odpowiedzi częstotliwościowej fotodetektora germanowo-krzemowego, uwzględniając domieszkowanie urządzenia, rozkład pola elektrycznego oraz czas transferu nośników generowanych przez światło. Ze względu na konieczność stosowania dużej mocy wejściowej i dużej szerokości pasma w wielu zastosowaniach, duża moc optyczna wejściowa spowoduje zmniejszenie szerokości pasma, dlatego najlepszym rozwiązaniem jest zmniejszenie koncentracji nośników w germanie poprzez projektowanie konstrukcji.

7. Uniwersytet Tsinghua zaprojektował trzy typy UTC-PD: (1) struktura podwójnej warstwy dryfu (DDL) o szerokości pasma 100 GHz z wysoką mocą nasycenia UTC-PD, (2) struktura podwójnej warstwy dryfu (DCL) o szerokości pasma 100 GHz z wysoką reakcją UTC-PD, (3) MUTC-PD o szerokości pasma 230 GHZ z wysoką mocą nasycenia. W różnych scenariuszach zastosowań wysoka moc nasycenia, duża przepustowość i duża reakcja mogą okazać się przydatne w przyszłości, gdy wkroczymy w erę 200G.