光電集成的發(fā)展及前景(編輯修改稿)
2025-07-13 02:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 射機器件研究的重點是高速率LD和驅(qū)動電路的集成。光發(fā)射機器件對LD的需求是：低閾值、大功率、窄線寬、模式穩(wěn)定、高特征溫度，并且便于集成。適合OEIC光發(fā)射機器件的激光器有以下兩種，隱埋異質(zhì)結(jié)（BH）和法布里珀羅（FP）腔條形激光器：其性能好，但閾值電流高可引起熱相關(guān)問題，并且解理或腐蝕的反射鏡面使制作工藝復(fù)雜化。分布反饋（DFB）和分布布喇格反射器（DBR）激光器：有低閾值電流（Ith）和量子阱增益結(jié)構(gòu)，InP基LD Ith10mA（ 1kA/cm2），GaAs基LD Ith1mA（ 200A/cm2）。量子阱（QW）LD不僅有極低的Ith，可望在10倍Ith下工作，更有高微分增益和高調(diào)制速率，是OEIC光發(fā)射器件的最佳光源。驅(qū)動電路的作用是控制通過光源的電流和提供高速調(diào)制所需的電功率,有FET、HBT二種。FET輸入阻抗高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單，HBT有較高的增益特性和較快的響應(yīng)速度。在GaAs短波長中多采用金屬合金半導體（MES）FET。在InP長波長中，一般采用金屬絕緣體半導體（MIS）FET和調(diào)制摻雜（MOD）FET。20世紀90年代以來，具有高互阻、高跨導、低噪聲的HBT和HEMT逐步代替各種FET成為主流，使OEIC發(fā)射器件性能得到極大提高。特別是HBT消除了高柵泄漏電流，并且其垂直幾何形狀和高速性能非常適合高密度集成。自O(shè)EIC技術(shù)誕生以來，主要致力于光發(fā)射機器件和光接收機器件的研究，但OEIC光發(fā)射機比光接收機的進展緩慢。目前，GaAs基OEIC發(fā)射機已接近實用，InP基OEIC發(fā)射機正在研究中。 ，采用HEMT的OEIC光發(fā)射機調(diào)制速率達10Gb/s。 OEIC光接收機器件 OEIC光接收機器件主要由探測器和電子放大電路（晶體管放大器）構(gòu)成，將光信號經(jīng)探測器轉(zhuǎn)換成電信號并經(jīng)放大器放大處理后輸出。要獲得高靈敏度、高量子效率的OEIC光接收機,則要提高探測器和晶體管放大器的性能。對探測器的需求是：高速度、高靈敏度、高響應(yīng)度、低噪聲、小電容、易集成；對放大器的需求是：高跨導、高互阻、高電流增益截止頻率和最大振蕩頻率。探測器：有雪崩光電二極管（APD）和PIN光電二極管（PD）兩種。APD雖有倍增作用，但因頻響限制，使用較少。使用最多的是低電容、低暗電流的PIN PD，但他和FET集成較為困難。為適應(yīng)高速率、寬頻帶響應(yīng)的需求，PIN有所改進。目前已制出具有高速能力的金屬半導體金屬（MSM）PD，其電容更低、工藝簡單，但暗電流稍大（10nA以上）。更有一種多模波導結(jié)構(gòu)（WG）PD，不僅具有大帶寬和高量子效率，而且易于和其他波導器件耦合及和光器件集成，因而倍受重視。晶體管：用作放大器的晶體管有FET、HBT、HEMT等。大多采用FET，但由于他本身的缺陷使接收機性能不高，和PIN PD集成較困難。采用改進頻帶型MODFET雖增加了帶寬（）和靈敏度（）、減少了寄生，但仍難以滿足大容量、高速化通信的需要。HBT具有高速、高電流驅(qū)動能力，更有高跨導和十分均勻的閾
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