用於400/800 Gbit/sec 乙太網路的高速、高效率的光偵測器

資料中心和其光纖連接網路建設的普及化就如同19世紀時電力網路建設一般，正在為人類的文明帶來新一波的革命。在此種光網路中因為機房中多達百萬條的短傳輸距離(< 2 km)的光纖通道數，所以能夠低功耗、高密度、小體積(form factor)、封裝的光收發模組為現今發展的一重要趨勢。在接收模組中為了能夠進一步縮小體積和降低成本，將用於把入射光聚焦於光偵測器的透鏡移除為一有效的方法。然而為了能夠滿足下世代 400和800 Gbit/sec乙太網路的頻寬需求，光偵測器需要的3-dB光電轉換頻寬必須大於30 GHz，而且響應度也要滿足0.7 A/W以上，如此使得元件的主動區面積受到嚴格限制很難拉大，這也讓沒有透鏡的耦光過程變得十分困難。除此之外，此種光偵測器也必須能夠使用轉阻放大器所提供的低偏壓(< -2V)操作以減少偏壓電路的所占的封裝空間。 在此計畫中，我們將利用一種我們所展示的新穎單載子光偵測器來滿足上述的所有需求。我們使用了Type-II p- GaAs0.5Sb0.5/i- In0.53Ga0.47As 的吸收層來取代了傳統單載子光偵測的p-In0.53Ga0.47As吸收層。由於 Type-II介面能隙只有0.5 eV比In0.53Ga0.47As能隙(0.75 eV)來的窄，所以能夠在給定的吸收層厚度下有效增強吸收，提升響應度表現。從另一方面來看，我們此種光吸收層也可以在給定的響應度條件下有效減少其厚度，並縮短載子傳輸時間，提升元件速度。此外為了解決無透鏡封裝和低偏壓操作的問題，我們會利用較厚的InP集極層厚度和電子較快的漂移速度來增加元件光窗面積減少頻寬劣化以利正面直接耦光。我們也會考慮經過光纖斜切面的形變輸出光場，並最佳化偵測器光窗形狀以降低耦和損耗。除此之外我們更會嘗試使用覆晶式封裝，並在基板用半導體製程製作一透鏡以利耦光。 綜上所述，我們將會結合上述學校的新元件技術和索爾思公司所將支援的先進封裝技術，來展示可應用於400 (800) Gbit/sec乙太網路且具有高線性度、高靈敏度、高速和高可靠度且低成本的光接收模組。