OFC 2022报告（三）| 110 Gbit/s NRZ 和 160 Gbit/s PAM-4锗硅电吸收调制器

发布时间：2022-04-10

硅基光子技术既可应用于芯片级光互连，又适用于长距离光纤通信，具有极高的通用性和兼容性，其所展现出的优异性能和巨大成本优势不仅在光通信和光互连系统中发挥重要作用，也有望带动消费电子、医疗传感、微波光子、太赫兹通信、量子技术等新兴领域的应用和发展。硅光调制器作为硅基光子技术中的关键元件，应具备高带宽、低功耗和小尺寸等特性以满足应用需求。硅光调制器主要的两个实现方式为：硅的自由载流子等离子体色散效应，锗-硅、纯锗的Franz-Keldysh (FK)或Quantum-confined Stark效应。FK效应具有亚皮秒级的吸收响应时间，理论上能支持100GHz以上光调制器带宽。然而，目前锗硅电吸收调制器带宽依旧受限，导致速率不理想。

该研究利用商用硅光工艺平台，仿真设计并研制了侧向PIN结锗硅电吸收调制器，具有紧凑的尺寸(1×25um2)结构，实现2dB带宽大于67GHz，110 Gbit/s NRZ 和160 Gbit/s PAM-4速率信号产生的国际最高水平。其中，在硅上优化掺杂实现侧向PIN结能够为锗内提供强电场，同时降低欧姆接触电阻，合理设计本征I的宽度能够减小结区电容，以达到大幅度提高带宽目的。该项研究工作推动了硅基电吸收调制器的进一步发展，同时也为其他光学工作波段(1310/1550/2000nm)和材料体系的设计提供了思路。