Fotodetectores OFC2024

Hoje vamos dar uma olhada no OFC2024.fotodetectores, que incluem principalmente GeSi PD/APD, InP SOA-PD e UTC-PD.

1. A UCDAVIS implementa um Fabry-Perot não simétrico de ressonância fraca em 1315,5 nm.fotodetectorCom capacitância muito pequena, estimada em 0,08 fF. Quando a polarização é de -1 V (-2 V), a corrente escura é de 0,72 nA (3,40 nA) e a taxa de resposta é de 0,93 a/W (0,96 a/W). A potência óptica saturada é de 2 mW (3 mW). Pode suportar experimentos de dados de alta velocidade de 38 GHz.
O diagrama a seguir mostra a estrutura do fotodiodo AFP, que consiste em um guia de ondas acoplado a um diodo de Ge sobre silício.Fotodetector de silícioCom um guia de ondas SOI-Ge frontal que atinge um acoplamento de modo > 90% com uma refletividade < 10%. A parte traseira é um refletor de Bragg distribuído (DBR) com refletividade > 95%. Através do projeto otimizado da cavidade (condição de casamento de fase de ida e volta), a reflexão e a transmissão do ressonador AFP podem ser eliminadas, resultando em uma absorção do detector de Ge próxima a 100%. Em toda a largura de banda de 20 nm do comprimento de onda central, R+T < 2% (-17 dB). A largura do Ge é de 0,6 µm e a capacitância é estimada em 0,08 fF.

2. A Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong produziu um silício-germânio.fotodiodo de avalanche, largura de banda >67 GHz, ganho >6,6. O SACMFotodetector APDA estrutura da junção pipen transversal foi fabricada em uma plataforma óptica de silício. Germânio intrínseco (i-Ge) e silício intrínseco (i-Si) atuam como camada de absorção de luz e camada de duplicação de elétrons, respectivamente. A região de i-Ge com 14 µm de comprimento garante absorção de luz adequada em 1550 nm. As pequenas regiões de i-Ge e i-Si contribuem para o aumento da densidade de fotocorrente e a expansão da largura de banda sob alta tensão de polarização. O mapa de olho do APD foi medido a -10,6 V. Com uma potência óptica de entrada de -14 dBm, o mapa de olho dos sinais OOK de 50 Gb/s e 64 Gb/s é mostrado abaixo, e a relação sinal-ruído (SNR) medida foi de 17,8 dB e 13,2 dB, respectivamente.

3. As instalações da linha piloto BiCMOS de 8 polegadas da IHP mostram um germânioFotodetector PDCom uma largura de aleta de aproximadamente 100 nm, o fotodetector de germânio (Ge PD) gera o campo elétrico mais intenso e o menor tempo de deriva dos fotoportadores. O Ge PD apresenta uma largura de banda de emissão óptica (OE) de 265 GHz a 2 V e uma fotocorrente CC de 1,0 mA. O fluxograma do processo é mostrado abaixo. A principal característica é o abandono da implantação iônica mista SI tradicional, sendo adotado o método de crescimento por corrosão para evitar a influência da implantação iônica no germânio. A corrente escura é de 100 nA e a resistividade (R) é de 0,45 A/W.
4. O HHI apresenta o InP SOA-PD, composto por SSC, MQW-SOA e um fotodetector de alta velocidade. Para a banda O, o PD tem uma responsividade de 0,57 A/W com menos de 1 dB de perda de sinal fotovoltaica (PDL), enquanto o SOA-PD tem uma responsividade de 24 A/W com menos de 1 dB de PDL. A largura de banda dos dois é de aproximadamente 60 GHz, e a diferença de 1 GHz pode ser atribuída à frequência de ressonância do SOA. Nenhum efeito de padrão foi observado na imagem real do olho. O SOA-PD reduz a potência óptica necessária em cerca de 13 dB a 56 GBaud.

5. A ETH implementa um fotodiodo UTC-PD GaInAsSb/InP Tipo II aprimorado, com largura de banda de 60 GHz a polarização zero e alta potência de saída de -11 dBm a 100 GHz. Dando continuidade aos resultados anteriores, utiliza as capacidades aprimoradas de transporte de elétrons do GaInAsSb. Neste trabalho, as camadas de absorção otimizadas incluem um GaInAsSb fortemente dopado de 100 nm e um GaInAsSb não dopado de 20 nm. A camada NID contribui para melhorar a responsividade geral, além de reduzir a capacitância total do dispositivo e aumentar a largura de banda. O UTC-PD de 64 µm² apresenta largura de banda de 60 GHz a polarização zero, potência de saída de -11 dBm a 100 GHz e corrente de saturação de 5,5 mA. Com uma polarização reversa de 3 V, a largura de banda aumenta para 110 GHz.

6. A Innolight estabeleceu o modelo de resposta em frequência do fotodetector de germânio-silício considerando integralmente a dopagem do dispositivo, a distribuição do campo elétrico e o tempo de transferência dos portadores fotogerados. Devido à necessidade de alta potência de entrada e largura de banda em muitas aplicações, uma alta potência óptica de entrada causará uma diminuição na largura de banda; a melhor prática é reduzir a concentração de portadores no germânio por meio do projeto estrutural.

7. A Universidade de Tsinghua projetou três tipos de UTC-PD: (1) UTC-PD com estrutura de camada de deriva dupla (DDL) e largura de banda de 100 GHz com alta potência de saturação; (2) UTC-PD com estrutura de camada de deriva dupla (DCL) e largura de banda de 100 GHz com alta responsividade; (3) MUTC-PD com largura de banda de 230 GHz e alta potência de saturação. Para diferentes cenários de aplicação, alta potência de saturação, alta largura de banda e alta responsividade podem ser úteis no futuro, quando entrarmos na era de 200G.