|
|
綜述 %smQ`u| 1Q_ C 在本例中，我們將研究混合硅基光電探測器的各項性能。單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器（PD）由InP/InGaAs制成，其通過漸變耦合的方式與硅波導(dǎo)相連。在本次仿真中，F(xiàn)DTD模塊將分析光電探測器的光學(xué)響應(yīng)，CHARGE模塊將分析器件的電學(xué)特性。 k=;>*:D% _Z~cJIEU  'Cv,:Q AI
KLJvte 背景 }/tT=G]91 #I>
c$dd 光電探測器的主要作用是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，以解碼出加載到光信道上編碼的信息。因此我們可以使用Lumerical的光學(xué)和電學(xué)求解器對此類器件進(jìn)行精確模擬和優(yōu)化。首先采用時域有限差分（FDTD）方法模擬了光電探測器的光學(xué)特性，計算光學(xué)吸收功率可以得出電子-空穴對的局部產(chǎn)生率。然后，將光學(xué)仿真求得的電子空穴對產(chǎn)生速率導(dǎo)入電學(xué)仿真（CHARGE）中用于求解的連續(xù)性方程。 #a1zk\R3 $t*>A+J 對于高速光電二極管，通過將吸收層與收集層解耦，可以使用單行載流子（UTC）設(shè)計來優(yōu)化渡越時間響應(yīng)[1]。在傳統(tǒng)的PIN結(jié)構(gòu)中，載流子是在本征區(qū)中光生的，在本征區(qū)中，強(qiáng)場將載流子分離以產(chǎn)生光電流。載流子的速度通常是有限的，并且在大多數(shù)常見的材料（如鍺）中空穴比電子慢，這會導(dǎo)致延遲和不對稱響應(yīng)。通過結(jié)合窄帶隙和寬帶隙半導(dǎo)體，可以隔離單個載流子類型（通常是電子），使得器件的光響應(yīng)僅取決于這些載流子的傳輸。然而，與PIN光電二極管相比，UTC的能帶結(jié)構(gòu)要求通常需要III-V材料來實(shí)現(xiàn)，這使得在與硅基光子系統(tǒng)集成時面臨額外的挑戰(zhàn)。 & gF* p be&5vl 本例中光電探測器是基于集成在硅基光子系統(tǒng)上的InP/InGaAs混合波導(dǎo)光電二極管所設(shè)計的[2]。其包括100nm厚的InP鍵合/匹配層、250nm厚的GaAs吸收體和700nm厚的In P本征收集層。材料堆疊和相關(guān)的帶結(jié)構(gòu)如下圖所示。測量了長度為25um、50um和150um的光電探測器[2]。 -s~6FrKy Mdk(FG(  ]vj.s/F ~ L{`S^'P< 光學(xué)設(shè)計 OJ#e h w
|
