40Gb/s WD-PIN-PD/TIA 組件的光電特性及其測(cè)試
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對(duì)于單通道40Gb/s 光傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其光探測(cè)器一般不能采用正面進(jìn)光的PIN-PD結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@種正面進(jìn)光的探測(cè)器PN結(jié)電容和雜散電容大、載流子渡越時(shí)間長(zhǎng)，從而限制了它的光響應(yīng)速率（或傳輸帶寬）。為了提高光響應(yīng)速率(帶寬)，探測(cè)器采用了窄條型側(cè)面進(jìn)光的波導(dǎo)型PIN結(jié)構(gòu)(WD-PIN-PD)。這種結(jié)構(gòu)的PN結(jié)電容可小于80ff (1ff = 10-15f )，且由于采用了半絕緣襯底，降低了雜散電容；通過(guò)減小光吸收區(qū)的厚度，減小了載流子渡越時(shí)間。這些結(jié)構(gòu)上的變化，使波導(dǎo)型PIN光探測(cè)器的光響應(yīng)帶寬可大于30GHz，有的甚至達(dá)到50GHz以上。
2003年，我們開始設(shè)計(jì)、試制40Gb/s WD-PIN-PD，通過(guò)近兩年的實(shí)踐，我們成功地制作了40Gb/s WD-PIN-PD。測(cè)量結(jié)果表明，該探測(cè)器的暗電流小于15nA，光響應(yīng)度可大于0.46A/W，而-3dB模擬帶寬達(dá)32GHz。用它和40b/s TIA組裝在一起，光接受靈敏度可達(dá)-7dBm。
2.40Gb/s WD-PIN-PD結(jié)構(gòu)
40Gb/s WD-PIN-PD有幾種不同的結(jié)構(gòu)。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種準(zhǔn)共面波導(dǎo)（CPW）-側(cè)面進(jìn)光的波導(dǎo)型探測(cè)器一體化結(jié)構(gòu)，其示意圖如圖1所示。
圖1 具有CPW的40Gb/s WD-PIN-PD結(jié)構(gòu)示意圖
為便于形成平如鏡面的進(jìn)光面，先把它制作成一個(gè)雙臺(tái)面孿芯結(jié)構(gòu)，如圖2所示，最后通過(guò)解理技術(shù)，形成單個(gè)管芯.這種孿芯結(jié)構(gòu)已申報(bào)了國(guó)家專利。雙臺(tái)面孿芯結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 雙臺(tái)面孿芯結(jié)構(gòu)示意圖
40Gb/s WD-PIN-PD的光電特性包括I-V特性、波長(zhǎng)響應(yīng)特性、光電轉(zhuǎn)換特性、開關(guān)特性等，它可以用光電流、暗電流、擊穿電壓、PN結(jié)電容、波長(zhǎng)響應(yīng)范圍、光響應(yīng)度、-3dB帶寬、相對(duì)強(qiáng)度噪等技術(shù)指標(biāo)來(lái)衡量其光電特性的優(yōu)劣。對(duì)于40Gb/s WD-PIN-PD來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)是暗電流、-3dB帶寬和光響應(yīng)度。
評(píng)論