【摘 要】
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随着社会高度信息化以及5G、6G、大数据、人工智能等产业的蓬勃发展,人类所需数据量呈指数式的增长,这对网络数据通信的速度提出了严峻的挑战。光互连具有频带宽、抗干扰、大容量、低功耗等优点,被认为是解决电互连瓶颈的最佳解决方案,光进铜退已成为共识,硅基光电子技术是目前最受关注的光互连技术。光电探测器是光互连中最为重要的光电转换器件之一,直接决定了光互连系统的传输速率。因此,高速光电探测器和高功率光电探
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随着社会高度信息化以及5G、6G、大数据、人工智能等产业的蓬勃发展,人类所需数据量呈指数式的增长,这对网络数据通信的速度提出了严峻的挑战。光互连具有频带宽、抗干扰、大容量、低功耗等优点,被认为是解决电互连瓶颈的最佳解决方案,光进铜退已成为共识,硅基光电子技术是目前最受关注的光互连技术。光电探测器是光互连中最为重要的光电转换器件之一,直接决定了光互连系统的传输速率。因此,高速光电探测器和高功率光电探测器成为了研究的热点之一。本论文的工作主要围绕光电探测器的两个研究方向展开,在深入研究光电探测器原理的基础上,通过设计、仿真、制作了高速率以及高功率的锗硅光电探测器,研究了光电探测器各类参数的详细测试方法,并对高速率与高功率的锗硅光电探测器进行测试分析与总结。本论文的主要工作和创新点总结如下:（1）通过采用增益峰化（gain peaking）技术,在锗硅光电探测器上集成具有合适电感量的电感,改善探测器频谱响应特性,有效地提高了其带宽,从而将探测器带宽提升至59.8GHz,搭建大信号测试系统测得100Gbit/s非归零码（NRZ）和128Gbit/s四电平脉冲幅度调制（PAM4）的高速眼图,证明了该探测器的优异高速性能。（2）提出一种氮化硅波导侧向耦合的新型锗硅光电探测器,实现了超过23m A的饱和输出功率,搭建小信号测试系统测得在5m A、10m A、15m A、20m A的输出光电流下,带宽分别为52.7GHz、39.2GHz、21.7GHz、12.5GHz。在16m A的高输出电流下,通过大信号测试仍能得到清晰的60Gbit/s NRZ高速眼图,证明了该探测器的高功率及高速性能。（3）研究总结了光电探测器的各类参数的测试原理及详细测试方法。
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