NOEIC最新研究成果被美国光学学会评选为“Spotlight on Optics”

时间:2021-12-28 20:07:00

     近日,来自中国信科集团、国家信息光电子创新中心和鹏城实验室的研究人员在超高速硅基异质光电探测器方面取得了重要进展。该研究成果在美国光学学会(OSA)的权威期刊Optics Letters上发表了研究论文“180 Gbit/s Si3N4-waveguide coupled germanium photodetector with improved quantum efficiency”[1]。该文章报道了一种高量子效率氮化硅波导耦合锗光电探测器,其结构,如下图1所示。该锗硅探测器芯片在商用硅光子工艺平台上完成加工,通过减小氮化硅波导和底部硅之间的间距,改进氮化硅波导厚度,全面优化了探测器的量子效率和速率。实验测得1550nm波长响应度为0.61A/W,以及180Gbit/s的四电平脉冲幅度调制(PAM-4),眼图见图2,是迄今为止所报道的单路最高接收速率。


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图1 氮化硅(Si3N4)波导耦合型锗光电探测器结构示意图


该论文被美国光学学会评选为2021年12月份的“Spotlight on Optics”论文(平均每月评选出10项左右),这标志着创新中心硅光技术成果被国际同行认可。来自英国南安普顿大学(University of Southampton)-光电子学研究中心(ORC) Periklis Petropoulos教授在焦点总结(Spotlight Summary)中给予点评[3]:“……研究一种硅上锗光电二极管架构,它能够以极高速度工作,同时又实现高效率,它使用与锗吸收区平行的氮化硅波导,确保光生载流子的均匀分布,……,这是一个重大的结果,进一步推动了芯片上最快元件的竞争!”


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图2 3.3V偏置电压条件下150、160、170和180 Gbit/s PAM-4眼图


该工作由余少华院士指导,胡晓博士为文章的第一作者,肖希教授为通讯作者。

据悉,美国光学学会(The Optical Society of America,OSA ),成立于 1916 年,有超过一百年的历史,是光学领域权威的国际性学术组织。


参考文献:

[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