photodétecteurs OFC2024

Aujourd'hui, jetons un coup d'œil à l'OFC2024photodétecteurs, qui comprennent principalement GeSi PD/APD, InP SOA-PD et UTC-PD.

1. UCDAVIS réalise un Fabry-Perot non symétrique à résonance faible de 1315,5 nmphotodétecteurAvec une capacité très faible, estimée à 0,08 fF, ce dispositif présente un courant d'obscurité de 0,72 nA (3,40 nA) sous une tension de polarisation de -1 V (-2 V), et un taux de réponse de 0,93 a/W (0,96 a/W). La puissance optique à saturation est de 2 mW (3 mW). Il est compatible avec des expériences de transmission de données à haut débit jusqu'à 38 GHz.
Le schéma suivant illustre la structure du photodétecteur AFP, qui se compose d'un guide d'ondes couplé à un transistor Ge-sur-photodétecteur SiCe dispositif comporte un guide d'ondes SOI-Ge frontal assurant un couplage de mode supérieur à 90 % avec une réflectivité inférieure à 10 %. La face arrière est constituée d'un réflecteur de Bragg distribué (DBR) dont la réflectivité est supérieure à 95 %. Grâce à une conception optimisée de la cavité (condition d'accord de phase aller-retour), la réflexion et la transmission du résonateur AFP sont éliminées, ce qui permet une absorption du détecteur Ge proche de 100 %. Sur toute la bande passante de 20 nm de la longueur d'onde centrale, R+T est inférieur à 2 % (-17 dB). La largeur de la couche Ge est de 0,6 µm et sa capacité est estimée à 0,08 fF.

2, l'Université des sciences et technologies de Huazhong a produit un silicium-germaniumphotodiode à avalanche, bande passante > 67 GHz, gain > 6,6. Le SACMphotodétecteur APDUne structure de jonction pipin transverse est fabriquée sur une plateforme optique en silicium. Le germanium intrinsèque (i-Ge) et le silicium intrinsèque (i-Si) servent respectivement de couche absorbante et de couche de doublage d'électrons. La région i-Ge, d'une longueur de 14 µm, garantit une absorption lumineuse adéquate à 1550 nm. La faible épaisseur des régions i-Ge et i-Si permet d'accroître la densité de photocourant et d'élargir la bande passante sous haute tension de polarisation. La carte de l'œil de la photodiode à avalanche (APD) a été mesurée à -10,6 V. Avec une puissance optique d'entrée de -14 dBm, la carte de l'œil des signaux OOK à 50 Gb/s et 64 Gb/s est présentée ci-dessous ; le rapport signal/bruit (SNR) mesuré est respectivement de 17,8 dB et 13,2 dB.

3. Les installations pilotes de la ligne BiCMOS 8 pouces d'IHP présentent un germaniumphotodétecteur PDAvec une largeur d'ailette d'environ 100 nm, ce dispositif génère le champ électrique le plus intense et le temps de dérive des porteurs de charge le plus court. La photodétectrice Ge présente une bande passante OE de 265 GHz à 2 V et un photocourant continu de 1,0 mA. Le processus de fabrication est illustré ci-dessous. Sa principale innovation réside dans l'abandon de l'implantation ionique mixte SI traditionnelle au profit d'une gravure de croissance, évitant ainsi l'influence de l'implantation ionique sur le germanium. Le courant d'obscurité est de 100 nA et la résistance R est de 0,45 A/W.
La figure 4 présente le SOA-PD en InP, composé d'un SSC, d'un MQW-SOA et d'un photodétecteur haute vitesse. En bande O, le photodétecteur (PD) présente une sensibilité de 0,57 A/W avec une perte de puissance (PDL) inférieure à 1 dB, tandis que le SOA-PD atteint une sensibilité de 24 A/W avec la même PDL. La bande passante des deux est d'environ 60 GHz, et la différence de 1 GHz est attribuable à la fréquence de résonance du SOA. Aucun effet de motif n'a été observé sur l'image de l'œil. Le SOA-PD réduit la puissance optique requise d'environ 13 dB à 56 GBaud.

5. L'ETH met en œuvre une photodiode UTC-PD GaInAsSb/InP de type II améliorée, présentant une bande passante de 60 GHz à polarisation nulle et une puissance de sortie élevée de -11 dBm à 100 GHz. Ce dispositif s'appuie sur les résultats précédents, tirant parti des propriétés de transport d'électrons améliorées du GaInAsSb. Dans cet article, les couches d'absorption optimisées comprennent une couche de GaInAsSb fortement dopée de 100 nm et une couche de GaInAsSb non dopée de 20 nm. La couche NID contribue à améliorer la réactivité globale, à réduire la capacité totale du dispositif et à accroître la bande passante. La photodiode UTC-PD de 64 µm² présente une bande passante de 60 GHz à polarisation nulle, une puissance de sortie de -11 dBm à 100 GHz et un courant de saturation de 5,5 mA. Sous une polarisation inverse de 3 V, la bande passante atteint 110 GHz.

6. Innolight a établi le modèle de réponse en fréquence d'un photodétecteur germanium-silicium en tenant pleinement compte du dopage du dispositif, de la distribution du champ électrique et du temps de transfert des porteurs photogénérés. De nombreuses applications nécessitant une puissance d'entrée élevée et une large bande passante, il est recommandé de réduire la concentration de porteurs dans le germanium par une conception structurelle optimale. Cependant, une forte puissance optique d'entrée entraîne une réduction de la bande passante.

7. L'université Tsinghua a conçu trois types d'UTC-PD : (1) une structure à double couche de dérive (DDL) de 100 GHz de bande passante avec une puissance de saturation élevée, (2) une structure à double couche de dérive (DCL) de 100 GHz de bande passante avec une réactivité élevée, (3) un MUTC-PD de 230 GHz de bande passante avec une puissance de saturation élevée. Pour différents scénarios d'application, une puissance de saturation élevée, une bande passante élevée et une réactivité élevée peuvent être utiles à l'avenir lors de l'entrée dans l'ère du 200G.