美科學(xué)家研制出40Gbps波導(dǎo)探測(cè)器

美國(guó)德克薩斯州大學(xué)的科學(xué)家們?nèi)涨把兄瞥?0Gbps的光探測(cè)器，主要用于高速光通訊系統(tǒng)中，該探測(cè)器采用多模光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可確保該裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)度和高帶寬操作性能。

負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的主管Joe Campbell表示：“傳統(tǒng)的、垂直入射結(jié)構(gòu)有一定性能局限，那就是常常受到探測(cè)器吸收層厚度的限制。厚厚的吸收層容易產(chǎn)生很高的轉(zhuǎn)換效率，不過這種器件的速率受限于載波在通過厚吸收層所耗費(fèi)的過長(zhǎng)時(shí)間。另一方面，那些比較薄的吸收層（針對(duì)高速應(yīng)用），會(huì)讓過多的光波直接穿透探測(cè)器，轉(zhuǎn)換效率就不高了。”

而如果采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，那光波可以從邊緣入射，確保產(chǎn)生一個(gè)很長(zhǎng)的光吸收長(zhǎng)度。與此同時(shí)，載波可以沿垂直于表面的方面?zhèn)鞑ィ⑶覀鬏敃r(shí)間很短。

研究人員制造出一個(gè)短的多模輸入波導(dǎo)和兩個(gè)光匹配層。輸入光波通過漸消失場(chǎng)耦合的方法進(jìn)入一個(gè)過度吸收層。該小組人員為吸收層設(shè)計(jì)了三個(gè)結(jié)構(gòu)：PIN和部分耗盡吸收層（partially-depleted-absorber，PDA）光電二極管以及一個(gè)獨(dú)立吸收、共振腔增強(qiáng)型SACM APD。

如果采用傳統(tǒng)的PIN光電二極管，那探測(cè)器的響應(yīng)度為1.07 A/W，帶寬為48 GHz。如果將一個(gè)PDA耦合進(jìn)多模波導(dǎo)中，則探測(cè)器的響應(yīng)度為0.81 A/W，帶寬為50 GHz（對(duì)一個(gè)20μm長(zhǎng)的器件而言）。如果采用SACM APD的話，那 產(chǎn)生的探測(cè)器響應(yīng)度超過了0.62 A/W，帶寬為34.8 GHz。

這三種不同結(jié)構(gòu)的探測(cè)器都具備了應(yīng)付40Gpbs操作的足夠帶寬（都超過了30-35 GHz區(qū)域）。“PIN二極管將一直保持速度優(yōu)勢(shì)?！?Campbell表示，“不過每一種結(jié)構(gòu)都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，我們計(jì)劃繼續(xù)圍繞三種結(jié)構(gòu)的器件進(jìn)行研究。

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