Tiến trình nghiên cứu củaBộ tách sóng quang InGaAs
Với sự tăng trưởng theo cấp số nhân của khối lượng truyền dữ liệu thông tin liên lạc, công nghệ kết nối quang đã thay thế công nghệ kết nối điện truyền thống và trở thành công nghệ chủ đạo cho truyền dẫn tốc độ cao, suy hao thấp, khoảng cách trung bình và dài. Là thành phần cốt lõi của đầu thu quang,máy dò quangyêu cầu về hiệu suất tốc độ cao ngày càng cao. Trong số đó, bộ tách sóng quang ghép nối ống dẫn sóng có kích thước nhỏ, băng thông cao và dễ dàng tích hợp trên chip với các thiết bị quang điện tử khác, vốn là trọng tâm nghiên cứu của bộ tách sóng quang tốc độ cao. Và là bộ tách sóng quang tiêu biểu nhất trong băng tần truyền thông cận hồng ngoại.
InGaAs là một trong những vật liệu lý tưởng để đạt được tốc độ cao vàmáy dò quang phản ứng cao. Đầu tiên, 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 theo tỷ lệ giữa In và Ga, cho phép phát hiện các tín hiệu quang có bước sóng khác nhau. Trong số đó, In0,53Ga0,47As hoàn toàn phù hợp với mạng nền InP và có hệ số hấp thụ ánh sáng rất cao trong dải thông tin quang. Đây là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong việc chế tạo bộ tách sóng quang và cũng có hiệu suất dòng tối và độ nhạy nổi bật nhất. Thứ hai, cả vật liệu InGaAs và InP đều có vận tốc trôi electron tương đối cao, với vận tốc trôi electron bão hòa của chúng đều xấp xỉ 1×107cm/s. Trong khi đó, dưới các trường điện cụ thể, vật liệu InGaAs và InP thể hiện hiệu ứng vượt vận tốc electron, với vận tốc vượt của chúng lần lượt đạt 4×107cm/s và 6×107cm/s. Điều này có lợi cho việc đạt được băng thông chéo cao hơn. Hiện tại, bộ tách sóng quang InGaAs là bộ tách sóng quang phổ biến nhất cho thông tin quang. Các máy dò sự cố bề mặt băng thông cao, phản xạ ngược và kích thước nhỏ hơn cũng đã được phát triển, chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng như tốc độ cao và độ bão hòa cao.
Tuy nhiên, do hạn chế về phương pháp ghép nối, các bộ dò sự cố bề mặt khó tích hợp với các thiết bị quang điện tử khác. Do đó, với nhu cầu tích hợp quang điện tử ngày càng tăng, các bộ dò quang InGaAs ghép nối với ống dẫn sóng có hiệu suất tuyệt vời và phù hợp để tích hợp đã dần trở thành trọng tâm nghiên cứu. Trong số đó, các mô-đun bộ dò quang InGaAs thương mại 70GHz và 110GHz hầu như đều áp dụng cấu trúc ghép nối ống dẫn sóng. Theo sự khác biệt về vật liệu nền, các bộ dò quang InGaAs ghép nối với ống dẫn sóng chủ yếu có thể được phân loại thành hai loại: dựa trên INP và dựa trên Si. Vật liệu epitaxial trên nền InP có chất lượng cao và phù hợp hơn để chế tạo các thiết bị hiệu suất cao. Tuy nhiên, đối với vật liệu nhóm III-V được phát triển hoặc liên kết trên nền Si, do có nhiều sự không khớp giữa vật liệu InGaAs và nền Si, nên chất lượng vật liệu hoặc giao diện tương đối kém và vẫn còn nhiều chỗ để cải thiện hiệu suất của các thiết bị.
Thiết bị sử dụng InGaAsP thay vì InP làm vật liệu vùng nghèo. Mặc dù nó làm giảm tốc độ trôi bão hòa của electron ở một mức độ nhất định, nhưng nó cải thiện sự kết hợp của ánh sáng tới từ ống dẫn sóng đến vùng hấp thụ. Đồng thời, lớp tiếp xúc loại N InGaAsP được loại bỏ, và một khe hở nhỏ được hình thành ở mỗi bên của bề mặt loại P, giúp tăng cường hiệu quả ràng buộc trên trường ánh sáng. Điều này giúp thiết bị đạt được độ nhạy cao hơn.
Thời gian đăng: 28-07-2025