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

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

  圖1 氮化硅(Si3N4)波導耦合型鍺光電探測器結構示意圖

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

  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，胡曉博士為文章的第一作者，肖希教授為通訊作者。

  據悉，美國光學(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)域權威的國際性學(xué)術(shù)組織。

  參考文獻：

  [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