OFC2024-Fotodetektoren

Heute schauen wir uns OFC2024 an.Fotodetektoren, zu denen hauptsächlich GeSi PD/APD, InP SOA-PD und UTC-PD gehören.

1. UCDAVIS realisiert einen schwach resonanten, nicht-symmetrischen Fabry-Perot-Interferometer mit einer Wellenlänge von 1315,5 nm.FotodetektorMit einer sehr geringen Kapazität von schätzungsweise 0,08 fF. Bei einer Vorspannung von -1 V (-2 V) beträgt der Dunkelstrom 0,72 nA (3,40 nA) und die Ansprechrate 0,93 A/W (0,96 A/W). Die Sättigungsleistung liegt bei 2 mW (3 mW). Es eignet sich für Hochgeschwindigkeits-Datenexperimente mit 38 GHz.
Das folgende Diagramm zeigt den Aufbau der AFP-Photodiode, die aus einem Wellenleiter mit Ge-auf-Si-PhotodetektorMit einem vorderen SOI-Ge-Wellenleiter, der eine Modenanpassung von > 90 % bei einem Reflexionsgrad von < 10 % erreicht. Die Rückseite ist ein verteilter Bragg-Reflektor (DBR) mit einem Reflexionsgrad von > 95 %. Durch das optimierte Resonatordesign (Phasenanpassungsbedingung für den Hin- und Rücklauf) lassen sich Reflexion und Transmission des AFP-Resonators eliminieren, wodurch die Absorption des Ge-Detektors nahezu 100 % beträgt. Über die gesamte Bandbreite von 20 nm der zentralen Wellenlänge beträgt R+T < 2 % (-17 dB). Die Ge-Breite beträgt 0,6 µm und die Kapazität wird auf 0,08 fF geschätzt.

2. Die Huazhong-Universität für Wissenschaft und Technologie produzierte ein Silizium-GermaniumLawinenfotodiodeBandbreite >67 GHz, Verstärkung >6,6. Das SACMAPD-FotodetektorDie Struktur des transversalen Pipin-Übergangs wurde auf einer optischen Siliziumplattform gefertigt. Intrinsisches Germanium (i-Ge) und intrinsisches Silizium (i-Si) dienen als lichtabsorbierende Schicht bzw. Elektronendoppelschicht. Die 14 µm lange i-Ge-Region gewährleistet eine ausreichende Lichtabsorption bei 1550 nm. Die kleinen i-Ge- und i-Si-Regionen tragen zur Erhöhung der Photostromdichte und zur Erweiterung der Bandbreite unter hoher Vorspannung bei. Die APD-Augenkarte wurde bei -10,6 V gemessen. Bei einer optischen Eingangsleistung von -14 dBm ist die Augenkarte der 50-Gbit/s- und 64-Gbit/s-OOK-Signale unten dargestellt; das gemessene Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) beträgt 17,8 bzw. 13,2 dB.

3. Die Pilotlinie für 8-Zoll-BiCMOS-Systeme von IHP zeigt ein GermaniumPD-FotodetektorMit einer Rippenbreite von ca. 100 nm lassen sich das höchste elektrische Feld und die kürzeste Phototrägerdriftzeit erzielen. Die Germanium-Photodiode (Ge PD) weist eine optische Bandbreite von 265 GHz bei 2 V und 1,0 mA Gleichstrom auf. Der Prozessablauf ist unten dargestellt. Die wichtigste Neuerung ist der Verzicht auf die herkömmliche SI-Mischionenimplantation. Stattdessen wird ein Wachstumsätzverfahren angewendet, um den Einfluss der Ionenimplantation auf das Germanium zu vermeiden. Der Dunkelstrom beträgt 100 nA, der Widerstand R = 0,45 A/W.
4. HHI präsentiert die InP-SOA-PD, bestehend aus SSC, MQW-SOA und einem Hochgeschwindigkeits-Photodetektor. Im O-Band weist die PD eine Empfindlichkeit von 0,57 A/W bei einem PDL von unter 1 dB auf, während die SOA-PD eine Empfindlichkeit von 24 A/W bei ebenfalls unter 1 dB PDL erreicht. Die Bandbreite beider Detektoren beträgt ca. 60 GHz, wobei die Differenz von 1 GHz auf die Resonanzfrequenz des SOA zurückzuführen ist. Im realen Augenbild war kein Mustereffekt zu beobachten. Die SOA-PD reduziert die benötigte optische Leistung um ca. 13 dB bei 56 GBaud.

5. Die ETH Zürich implementiert eine verbesserte GaInAsSb/InP-UTC-Photodiode vom Typ II mit einer Bandbreite von 60 GHz bei Nullspannung und einer hohen Ausgangsleistung von -11 dBm bei 100 GHz. Diese Entwicklung knüpft an frühere Ergebnisse an und nutzt die verbesserten Elektronentransporteigenschaften von GaInAsSb. Die optimierten Absorptionsschichten bestehen aus einer 100 nm dicken, hochdotierten und einer 20 nm dicken, undotierten GaInAsSb-Schicht. Die NID-Schicht verbessert die Gesamtreaktionsfähigkeit, reduziert die Gesamtkapazität des Bauelements und erhöht die Bandbreite. Die 64 µm² große UTC-Photodiode weist eine Bandbreite von 60 GHz bei Nullspannung, eine Ausgangsleistung von -11 dBm bei 100 GHz und einen Sättigungsstrom von 5,5 mA auf. Bei einer Sperrspannung von 3 V erhöht sich die Bandbreite auf 110 GHz.

6. Innolight entwickelte das Frequenzgangmodell für Germanium-Silizium-Photodetektoren unter umfassender Berücksichtigung der Dotierung, der elektrischen Feldverteilung und der Transferzeit der photogenerierten Ladungsträger. Da in vielen Anwendungen hohe Eingangsleistungen und Bandbreiten erforderlich sind, führt eine hohe optische Eingangsleistung zu einer Verringerung der Bandbreite. Daher empfiehlt es sich, die Ladungsträgerkonzentration im Germanium durch gezielte Strukturoptimierung zu reduzieren.

7. Die Tsinghua-Universität hat drei Arten von UTC-PDs entwickelt: (1) eine UTC-PD mit doppelter Driftschichtstruktur (DDL) und hoher Sättigungsleistung mit einer Bandbreite von 100 GHz, (2) eine UTC-PD mit doppelter Driftschichtstruktur (DCL) und hoher Reaktionsfähigkeit mit einer Bandbreite von 100 GHz und (3) eine MUTC-PD mit 230 GHz Bandbreite und hoher Sättigungsleistung. Für verschiedene Anwendungsszenarien könnten hohe Sättigungsleistung, hohe Bandbreite und hohe Reaktionsfähigkeit in Zukunft beim Eintritt in die 200G-Ära von Nutzen sein.