Các máy dò ảnh tốc độ cao được giới thiệu bởiBộ tách sóng quang InGaAs
Máy dò ảnh tốc độ caotrong lĩnh vực truyền thông quang học chủ yếu bao gồm các bộ tách sóng quang InGaAs III-V và Si và Ge/ IV đầy đủBộ tách sóng quang Si. Loại trước là máy dò hồng ngoại gần truyền thống, đã thống trị trong một thời gian dài, trong khi loại sau dựa vào công nghệ quang học silicon để trở thành một ngôi sao đang lên và là một điểm nóng trong lĩnh vực nghiên cứu quang điện tử quốc tế trong những năm gần đây. Ngoài ra, các máy dò mới dựa trên vật liệu perovskite, hữu cơ và hai chiều đang phát triển nhanh chóng do các ưu điểm là dễ xử lý, tính linh hoạt tốt và các tính chất có thể điều chỉnh. Có sự khác biệt đáng kể giữa các máy dò mới này và các máy dò quang vô cơ truyền thống về tính chất vật liệu và quy trình sản xuất. Máy dò perovskite có đặc tính hấp thụ ánh sáng tuyệt vời và khả năng vận chuyển điện tích hiệu quả, máy dò vật liệu hữu cơ được sử dụng rộng rãi vì chi phí thấp và các electron linh hoạt, và máy dò vật liệu hai chiều đã thu hút nhiều sự chú ý do các tính chất vật lý độc đáo và tính di động cao của hạt mang điện. Tuy nhiên, so với các máy dò InGaAs và Si/Ge, các máy dò mới vẫn cần được cải thiện về tính ổn định lâu dài, độ hoàn thiện sản xuất và khả năng tích hợp.
InGaAs là một trong những vật liệu lý tưởng để chế tạo các bộ tách sóng quang tốc độ cao và đáp ứng cao. Trước hết, InGaAs là vật liệu bán dẫn có khe hở dải trực tiếp, và độ rộng khe hở dải của nó có thể được điều chỉnh bằng tỷ số giữa In và Ga để đạt được khả năng phát hiện các tín hiệu quang ở các bước sóng khác nhau. Trong số đó, InGaAs 0,53Ga 0,47As hoàn toàn phù hợp với mạng nền của InP, và có hệ số hấp thụ ánh sáng lớn trong dải truyền thông quang học, được sử dụng rộng rãi nhất trong việc chế tạo các bộ tách sóng quang.bộ tách sóng quang, và hiệu suất dòng điện tối và khả năng phản hồi cũng là tốt nhất. Thứ hai, cả vật liệu InGaAs và InP đều có vận tốc trôi electron cao và vận tốc trôi electron bão hòa của chúng vào khoảng 1×107 cm/s. Đồng thời, vật liệu InGaAs và InP có hiệu ứng vượt vận tốc electron dưới điện trường riêng. Vận tốc vượt có thể được chia thành 4×107cm/s và 6×107cm/s, điều này có lợi cho việc hiện thực hóa băng thông giới hạn thời gian sóng mang lớn hơn. Hiện tại, bộ tách sóng quang InGaAs là bộ tách sóng quang phổ biến nhất cho truyền thông quang học và phương pháp ghép nối tiếp cận bề mặt chủ yếu được sử dụng trên thị trường, và các sản phẩm bộ tách sóng tiếp cận bề mặt 25 Gbaud/s và 56 Gbaud/s đã được hiện thực hóa. Các bộ tách sóng tiếp cận bề mặt có kích thước nhỏ hơn, tiếp cận ngược và băng thông lớn cũng đã được phát triển, chủ yếu phù hợp cho các ứng dụng tốc độ cao và bão hòa cao. Tuy nhiên, đầu dò tiếp cận bề mặt bị hạn chế bởi chế độ ghép nối của nó và khó tích hợp với các thiết bị quang điện tử khác. Do đó, với sự cải thiện về yêu cầu tích hợp quang điện tử, các bộ tách sóng quang InGaAs ghép nối ống dẫn sóng với hiệu suất vượt trội và phù hợp để tích hợp đã dần trở thành trọng tâm nghiên cứu, trong đó các mô-đun đầu dò quang InGaAs thương mại 70 GHz và 110 GHz hầu như đều sử dụng cấu trúc ghép nối ống dẫn sóng. Tùy thuộc vào vật liệu nền khác nhau, đầu dò quang điện InGaAs ghép nối ống dẫn sóng có thể được chia thành hai loại: InP và Si. Vật liệu epitaxy trên nền InP có chất lượng cao và phù hợp hơn cho việc chế tạo các thiết bị hiệu suất cao. Tuy nhiên, sự không tương thích khác nhau giữa vật liệu III-V, vật liệu InGaAs và nền Si được phát triển hoặc liên kết trên nền Si dẫn đến chất lượng vật liệu hoặc giao diện tương đối kém, và hiệu suất của thiết bị vẫn còn nhiều tiềm năng để cải thiện.
Thời gian đăng: 31-12-2024