40Gb/s WD-PIN-PD/TIA 组件的光电特性及其测试

2012-11-06 16:01:31来源: 21IC
1.前言

对于单通道40Gb/s 光传输系统来说,其光探测器一般不能采用正面进光的PIN-PD结构。因为这种正面进光的探测器PN结电容和杂散电容大、载流子渡越时间长,从而限制了它的光响应速率(或传输带宽)。为了提高光响应速率(带宽),探测器采用了窄条型侧面进光的波导型PIN结构(WD-PIN-PD)。这种结构的PN结电容可小于80ff (1ff = 10-15f ),且由于采用了半绝缘衬底,降低了杂散电容;通过减小光吸收区的厚度,减小了载流子渡越时间。这些结构上的变化,使波导型PIN光探测器的光响应带宽可大于30GHz,有的甚至达到50GHz以上。

2003年,我们开始设计、试制40Gb/s WD-PIN-PD,通过近两年的实践,我们成功地制作了40Gb/s WD-PIN-PD。测量结果表明,该探测器的暗电流小于15nA,光响应度可大于0.46A/W,而-3dB模拟带宽达32GHz。用它和40b/s TIA组装在一起,光接受灵敏度可达-7dBm。

2.40Gb/s WD-PIN-PD结构

40Gb/s WD-PIN-PD有几种不同的结构。我们设计了一种准共面波导(CPW)-侧面进光的波导型探测器一体化结构,其示意图如图1所示。


图1 具有CPW的40Gb/s WD-PIN-PD结构示意图

图1 为CPW输出和WD- PIN-PD的一体化结构。这种结构的核心是40Gb/s WD- PIN-PD。它由掺Fe的半绝缘InP衬底、n+-InP过渡层、n-InP光匹配层、n-In0.52Al0.48As光波导层、i-In0.53Ga0.47As光吸收层、P-In0.52Al0.48As光波导层、P+-InP光匹配层和P+-In0.53Ga0.47As接触层构成,其中i-In0.53Ga0.47As光吸收层厚度为0.52-0.58μm。

为便于形成平如镜面的进光面,先把它制作成一个双台面孪芯结构,如图2所示,最后通过解理技术,形成单个管芯.这种孪芯结构已申报了国家专利。双台面孪芯结构如图2所示。


图2 双台面孪芯结构示意图

3. 40Gb/s WD-PIN-PD的光电特性

40Gb/s WD-PIN-PD的光电特性包括I-V特性、波长响应特性、光电转换特性、开关特性等,它可以用光电流、暗电流、击穿电压、PN结电容、波长响应范围、光响应度、-3dB带宽、相对强度噪等技术指标来衡量其光电特性的优劣。对于40Gb/s WD-PIN-PD来说,关键的技术指标是暗电流、-3dB带宽和光响应度。
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关键字:光电特性  单通道  光传输系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/1106/article_6257.html
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