100Gbit/s 多波长并行高速波导探测器集成芯片研究

批准号:
61176053
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
韩勤
依托单位:
学科分类:
F0403.半导体光电子器件与集成
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘少卿、李彬、王秀平、王杰、杨怀伟、任正伟
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中文摘要
计算机,特别是超级计算机性能的提高受到金属线电互连的极大制约,芯片间以及片上光互连是解决这一问题的最佳选择,发展与CMOS兼容的Si基高速集成发射芯片和探测接受芯片是实现光互连的关键,也是目前国际上研究的热点。波导型探测器将光传输吸收与载流子的输运有效分离,在满足高响应度的同时还可以有效的减小器件的电学尺寸,本项目应用新的波导结构提高探测器带宽和响应度,通过多波长复用实现100Gbit/s探测接受芯片。主要研究内容包括:设计和发展一种新的消逝场耦合吸收增强波导结构,实现波导探测器中光传输吸收与载流子输运有效分离;研究四波长无源列阵波导光栅与波导探测器阵列的高效耦合集成方法及工艺兼容性;研究InP与Si实现键合的有效途径和方法。预期研究结果:发展新的器件结构及集成方法,解决系列关键集成工艺难题,实现4×25Gbit/s Si基波导探测器单片集成接收芯片。
英文摘要
计算机,特别是超级计算机性能的提高受到金属线电互连的极大制约,芯片间以及片上光互连是解决这一问题的最佳选择,发展与CMOS兼容的Si基高速集成发射芯片和探测接受芯片是实现光互连的关键,也是目前国际上研究的热点。波导型探测器将光传输吸收与载流子的输运有效分离,在满足高响应度的同时还可以有效的减小器件的电学尺寸,本项目应用新的波导结构提高探测器带宽和响应度,通过多波长复用实现100Gbit/s探测接收芯片。. 主要研究内容包括:设计和发展一种新的消逝场耦合吸收增强波导结构,实现波导探测器中光传输吸收与载流子输运有效分离;研究四波长无源列阵波导光栅与波导探测器阵列的高效耦合集成方法及工艺兼容性;研究InP与Si实现键合的有效途径和方法。. 设计并制备了一种新型结构的倏逝波耦合波导探测器(ECWG-PD)阵列,通过分析器件的光场分布和吸收效率,优化了稀释波导的结构,并确定了单模传输波导部分长度Lwg和光学匹配层的长度L的最佳值。发现此种结构的吸收效率对无源单模波导长度的容差较大,降低了工艺上对波导长度的切割难度。模拟分析了吸收效率和高频带宽随探测器有源区长度Lpd的变化情况,对此新型结构的倏逝波耦合波导探测器完成了外延生长,通过系统开展系列制备工艺研究,解决了对工艺要求较高的一些关键难题,形成波导探测器完整的制备流程,在此基础上成功制备出波导探测器,对其I-V特性、响应度、饱和功率特性进行了测试并对其测试结果做了相应的分析。探测器有源区面积为5×20μm2的ECWG-PD在0V,-3V反向偏压下具有很低的暗电流,探测器实现了大于25Gb/s的探测速率。. 设计并制备了4通道,中心波长1550nm,信道间隔200GHz的 AWG,采用深脊型波导结构实现偏振不敏感AWG设计,并且使波导弯曲半径减小到250μm,测试结果表明AWG的损耗约-7dB,串扰约-23dB且随着环境温度的升高中心波长红移0.09nm/0C。. 波导探测器阵列与解复用阵列波导光栅的单片集成芯片研究取得突破,在系列关键集成工艺上取得很大的进展,有效解决了集成芯片并行多功能结构器件制备工艺兼容问题,实现了4×25Gbit/s 波导探测器单片集成接收芯片。
期刊论文列表
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DOI:--
发表时间:2015
期刊:半导体光电
影响因子:--
作者:史章淳;杨晓红;韩勤
通讯作者:韩勤
High stability and linear tuning wavelength tunable resonant cavity enhanced photo-detector grown on GaAs
在 GaAs 上生长的高稳定性和线性调谐波长可调谐谐振腔增强型光电探测器
DOI:10.7498/aps.61.018502
发表时间:2012-01
期刊:Acta Physica Sinica
影响因子:1
作者:Yang Xiao-Hong;Ni Hai-Qiao;He Ji-Fang;Wang Xiu-Ping
通讯作者:Wang Xiu-Ping
DOI:--
发表时间:2014
期刊:激光与光电子学进展
影响因子:--
作者:尹冬冬;尹伟红;李彬;韩勤
通讯作者:韩勤
DOI:10.1109/lpt.2014.2361202
发表时间:2015
期刊:IEEE Photonics Technology Letters
影响因子:2.6
作者:Bin Li;Qianqian Lv;Rong Cui;Weihong Yin;Xiaohong Yang;Q. Han
通讯作者:Bin Li;Qianqian Lv;Rong Cui;Weihong Yin;Xiaohong Yang;Q. Han
DOI:10.1088/1674-1056/22/10/108503
发表时间:2013-10
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:S. Liu 刘;X. Yang 杨;Y. Liu 刘;B. Li 李;Q. Han 韩
通讯作者:S. Liu 刘;X. Yang 杨;Y. Liu 刘;B. Li 李;Q. Han 韩
近红外单光子探测焦平面阵列及雪崩倍增机理研究
- 批准号:61674136
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:韩勤
- 依托单位:
GaAs基长波长高功率探测器及动态空间电荷效应制约研究
- 批准号:60876039
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:韩勤
- 依托单位:
国内基金
海外基金
