اليوم دعونا نلقي نظرة على OFC2024أجهزة الكشف الضوئي، والتي تشمل بشكل أساسي GeSi PD/APD، وInP SOA-PD، وUTC-PD.
1. يحقق UCDAVIS رنينًا ضعيفًا غير متماثل لـ Fabry-Perot بطول موجة 1315.5 نانومتركاشف ضوئيبسعة صغيرة جدًا، تُقدر بـ 0.08 ميكروفاراد. عند انحياز -1 فولت (-2 فولت)، يكون التيار المظلم 0.72 نانو أمبير (3.40 نانو أمبير)، ومعدل الاستجابة 0.93 أمبير/واط (0.96 أمبير/واط). تبلغ الطاقة الضوئية المشبعة 2 ميلي واط (3 ميلي واط). يدعم هذا الجهاز تجارب بيانات عالية السرعة بتردد 38 جيجاهرتز.
يوضح الرسم التخطيطي التالي بنية AFP PD، والتي تتكون من موجه موجي مقترن بـ Ge-on-كاشف ضوئي للسيليكونمع موجه موجة أمامي SOI-Ge يحقق اقترانًا لمطابقة الوضع بنسبة > 90% مع انعكاسية <10%. أما الموجه الخلفي فهو عاكس براغ موزع (DBR) بانعكاسية > 95%. بفضل تصميم التجويف المُحسّن (حالة مطابقة الطور ذهابًا وإيابًا)، يُمكن التخلص من انعكاس ونقل مرنان AFP، مما يؤدي إلى امتصاص كاشف Ge بنسبة تقارب 100%. على كامل عرض النطاق الترددي 20 نانومتر للطول الموجي المركزي، تكون قيمة R+T <2% (-17 ديسيبل). يبلغ عرض Ge 0.6 ميكرومتر، وتُقدر السعة بـ 0.08 ميكروفاراد.
2. أنتجت جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا مادة الجرمانيوم السيليكونيةالصمام الثنائي الضوئي الانهياري، عرض النطاق الترددي >67 جيجاهرتز، الكسب >6.6. SACMكاشف ضوئي APDصُنع هيكل وصلة الأنابيب المستعرضة على منصة بصرية من السيليكون. يعمل الجرمانيوم الداخلي (i-Ge) والسيليكون الداخلي (i-Si) كطبقة امتصاص للضوء وطبقة مضاعفة للإلكترونات، على التوالي. تضمن منطقة i-Ge بطول 14 ميكرومتر امتصاصًا كافيًا للضوء عند طول موجي 1550 نانومتر. تُساعد منطقتا i-Ge وi-Si الصغيرتان على زيادة كثافة التيار الضوئي وتوسيع عرض النطاق الترددي عند جهد انحياز عالٍ. قُيست خريطة العين APD عند -10.6 فولت. مع طاقة بصرية دخل تبلغ -14 ديسيبل ميلي واط، تُوضح الخريطة أدناه خريطة العين لإشارات OOK بسرعة 50 جيجابت/ثانية و64 جيجابت/ثانية، وبلغت نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) المقاسة 17.8 و13.2 ديسيبل، على التوالي.
3. تُظهر مرافق خط إنتاج IHP BiCMOS مقاس 8 بوصات مادة الجرمانيومكاشف ضوئي PDبعرض زعنفة يبلغ حوالي 100 نانومتر، مما يُولّد أعلى مجال كهربائي وأقصر زمن انجراف للناقل الضوئي. يتميز الجرمانيوم بتردد OE يبلغ 265 جيجاهرتز عند 2 فولت عند تيار ضوئي مستمر 1.0 مللي أمبير. يوضح الشكل أدناه سير العملية. الميزة الأبرز هي التخلي عن طريقة غرس الأيونات المختلطة التقليدية (SI)، واعتماد طريقة النقش النامي لتجنب تأثير غرس الأيونات على الجرمانيوم. تيار الظلام هو 100 نانو أمبير، R = 0.45 أمبير/وات.
٤، تعرض HHI تقنية InP SOA-PD، التي تتكون من SSC وMQW-SOA وكاشف ضوئي عالي السرعة. بالنسبة للنطاق O، تبلغ استجابة PD 0.57 A/W مع PDL أقل من 1 ديسيبل، بينما تبلغ استجابة SOA-PD 24 A/W مع PDL أقل من 1 ديسيبل. يبلغ عرض النطاق الترددي للتقنيتين حوالي 60 جيجاهرتز، ويُعزى الفرق البالغ 1 جيجاهرتز إلى تردد رنين SOA. لم يُلاحظ أي تأثير نمطي في صورة العين الفعلية. تُقلل تقنية SOA-PD الطاقة الضوئية المطلوبة بحوالي 13 ديسيبل عند 56 جيجابود.
٥. تُطبّق تقنية ETH تقنية GaInAsSb/InP UTC-PD المُحسّنة من النوع الثاني، بعرض نطاق ترددي يبلغ ٦٠ جيجاهرتز عند انحياز صفري، وقدرة خرج عالية تبلغ -١١ ديسيبل ميلي واط عند ١٠٠ جيجاهرتز. استمرارًا للنتائج السابقة، باستخدام قدرات نقل الإلكترون المُحسّنة لـ GaInAsSb. في هذه الورقة، تتضمن طبقات الامتصاص المُحسّنة طبقة GaInAsSb مُشَبّبة بكثافة بطول ١٠٠ نانومتر، وطبقة GaInAsSb غير مُشَبّبة بطول ٢٠ نانومتر. تُساعد طبقة NID على تحسين الاستجابة الكلية، كما تُساعد على تقليل السعة الكلية للجهاز، وتحسين عرض النطاق الترددي. تتميز UTC-PD بحجم ٦٤ ميكرومتر مربع بعرض نطاق ترددي بدون انحياز يبلغ ٦٠ جيجاهرتز، وقدرة خرج تبلغ -١١ ديسيبل ميلي واط عند ١٠٠ جيجاهرتز، وتيار تشبع يبلغ ٥.٥ مللي أمبير. عند انحياز عكسي يبلغ ٣ فولت، يزداد عرض النطاق الترددي إلى ١١٠ جيجاهرتز.
٦. وضعت شركة Innolight نموذج استجابة التردد لكاشف ضوئي من السيليكون الجرمانيوم، مع الأخذ في الاعتبار بشكل كامل تشويب الجهاز، وتوزيع المجال الكهربائي، وزمن انتقال الموجة الحاملة المولدة ضوئيًا. ونظرًا للحاجة إلى طاقة دخل عالية وعرض نطاق ترددي عالٍ في العديد من التطبيقات، فإن ارتفاع الطاقة الضوئية المدخلة سيؤدي إلى انخفاض عرض النطاق الترددي، لذا فإن أفضل طريقة هي تقليل تركيز الموجة الحاملة في الجرمانيوم من خلال التصميم الهيكلي.
7. صممت جامعة تسينغهوا ثلاثة أنواع من UTC-PD، (1) هيكل طبقة الانجراف المزدوجة (DDL) بعرض نطاق 100 جيجاهرتز مع طاقة تشبع عالية UTC-PD، (2) هيكل طبقة الانجراف المزدوجة (DCL) بعرض نطاق 100 جيجاهرتز مع استجابة عالية UTC-PD، (3) عرض نطاق 230 جيجاهرتز MUTC-PD مع طاقة تشبع عالية، بالنسبة لسيناريوهات التطبيق المختلفة، قد تكون طاقة التشبع العالية والنطاق الترددي العالي والاستجابة العالية مفيدة في المستقبل عند دخول عصر 200 جيجابت.
وقت النشر: ١٩ أغسطس ٢٠٢٤