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电吸收调制器和光探测器器件(PD-EAM)是单片集成的光电光转换模块,它可以灵活的应用于各种光信息处理。它既保留传统光电光的技术成熟的优点;又因为高速电信号在芯片内传播的距离极短,其工作速度可以很高,芯片对外不存在高速电接口使得封装简单便宜。本论文围绕电吸收调制器和光探测器单片集成器件的研制开展了以下几方面的工作:
1、总结PD-EAM器件关键性能的指标为带宽、调制效率和插入损耗,明确各个指标的测试方法和器件设计对其的影响,特别是提出了采用归一化射频增益衡量调制效率。总结器件优化的方向:EAM提高带宽降低驱动电压;PD达到高速高效高饱和功率输出;负载电阻的选择原则是在满足带宽要求下尽量增大以提高器件效率。
2、明确了单行载流子材料的逐渐耦合波导探测器(UTC-EC-PD)结构为PD-EAM器件的最佳选择;理论上研究并设计了EC-PD波导结构,并通过模拟表明其耦合效率可达80%以上,光生电流分布均匀。
3、在组内研制了面入射探测器,响应度超过0.4A/W;并完成了单行载流子(UTC)材料的多模波导探测器的制作,未镀膜前的响应度可达0.63A/W,为组内在探测器的研究积累了大量工艺经验。
4、在半绝缘衬底上完成了SPD-EAM器件的制作,在950Ω的负载电阻下测试了622Mbps系统NRZ码的背对背眼图,在~8mW控制光下得到超过7dB的动态消光比;在450Ω的负载电阻下3dB带宽可达2.88GHz,并测试了2.5Gbps系统的NRZ码的背对背眼图。
5、首次提出并完成在N-InP衬底上WGPD-EAM器件制作,PD波导和EAM波导垂直方便光纤耦合,并在芯片内集成旁路电容。在450Ω的负载电阻下,光光3dB带宽超过2GHz;其归一化射频增益为-11dB。
6、搭建高频芯片测试平台。完成了10GHz探测器芯片的带宽测试,完成了PD-EAM芯片的带宽测试和背靠背眼图测试。