NOEIC最新研究成果被美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)評(píng)選為“Spotlight on Optics”

  ICC訊 近日，來(lái)自中國(guó)信科集團(tuán)、國(guó)家信息光電子創(chuàng)新中心和鵬城實(shí)驗(yàn)室的研究人員在超高速硅基異質(zhì)光電探測(cè)器方面取得了重要進(jìn)展。該研究成果在美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)(OSA)的權(quán)威期刊Optics Letters上發(fā)表了研究論文“180 Gbit/s Si3N4-waveguide coupled germanium photodetector with improved quantum efficiency” [1]。該文章報(bào)道了一種高量子效率氮化硅波導(dǎo)耦合鍺光電探測(cè)器，其結(jié)構(gòu)，如下圖1所示。該鍺硅探測(cè)器芯片在商用硅光子工藝平臺(tái)上完成加工，通過(guò)減小氮化硅波導(dǎo)和底部硅之間的間距，改進(jìn)氮化硅波導(dǎo)厚度，全面優(yōu)化了探測(cè)器的量子效率和速率。實(shí)驗(yàn)測(cè)得1550nm波長(zhǎng)響應(yīng)度為0.61A/W，以及180Gbit/s的四電平脈沖幅度調(diào)制(PAM-4)，眼圖見圖2，是迄今為止所報(bào)道的單路最高接收速率。

  圖1 氮化硅(Si3N4)波導(dǎo)耦合型鍺光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖

  該論文被美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)評(píng)選為2021年12月份的“Spotlight on Optics”論文(平均每月評(píng)選出10項(xiàng)左右)，這標(biāo)志著創(chuàng)新中心硅光技術(shù)成果被國(guó)際同行認(rèn)可。來(lái)自英國(guó)南安普頓大學(xué)(University of Southampton)-光電子學(xué)研究中心(ORC) Periklis Petropoulos教授在焦點(diǎn)總結(jié)(Spotlight Summary)中給予點(diǎn)評(píng)[3]：“……研究一種硅上鍺光電二極管架構(gòu)，它能夠以極高速度工作，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)高效率，它使用與鍺吸收區(qū)平行的氮化硅波導(dǎo)，確保光生載流子的均勻分布，……，這是一個(gè)重大的結(jié)果，進(jìn)一步推動(dòng)了芯片上最快元件的競(jìng)爭(zhēng)!”

  圖2 3.3V偏置電壓條件下150、160、170和180 Gbit/s PAM-4眼圖

  該工作由余少華院士指導(dǎo)，胡曉博士為文章的第一作者，肖希教授為通訊作者。

  據(jù)悉，美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)(The Optical Society of America，OSA )，成立于 1916 年，有超過(guò)一百年的歷史，是光學(xué)領(lǐng)域權(quán)威的國(guó)際性學(xué)術(shù)組織。

  參考文獻(xiàn)：

  [1] Xiao Hu, Dingyi Wu, Daigao Chen, Lei Wang, Xi Xiao, and Shaohua Yu. “180 Gbit/s Si3N4-waveguide coupled germanium photodetector with improved quantum efficiency,” Optics Letters Vol. 46, Issue 24, pp. 6019-6022 (2021) https://doi.org/10.1364/OL.438962

  [2] Xiao Hu, Dingyi Wu, Hongguang Zhang, Weizhong Li, Daigao Chen, Lei Wang, Xi Xiao, and Shaohua Yu, “High-speed and high-power germanium photodetector with lateral silicon nitride waveguide,” Photonics Research Vol. 9, Issue 5, pp. 749-756 (2021) https://doi.org/10.1364/PRJ.417601

  [3] https://www.osapublishing.org/spotlight/summary.cfm?id=465895