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Y10T87 上大:锗硅APD的低温特性

更新时间:2024-03-27 08:03:16 阅读量:49

OFC2024的展示区,有上海大学一个锗硅APD的低温-262℃的测试数据。大多数的时候,咱们光模块都很关注高温特性,今天略写一下为什么锗的探测器要关注低温特性。

通信波段1310、1550是常用波段,对于1550nm而言,采用传统的InP衬底的InGaAs材料比硅基锗探测器有更好的响应度。《详见 2023合集》

锗对于1550nm波长,本身响应度就弱一些,到了低温就更弱了。


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对于探测器材料而言,需要在特定的波段工作在吸收区,而非透明区域。


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但是,温度降低后,材料的吸收区与透明区的界限开始移动,之前原本工作在吸收区的的芯片,可现在低温时变透明了。

锗的这个分界线处于C波段,所以要考虑低温的移动对于响应度的影响。InGaAs的界限比Ge的波长要长一些,低温的移动也不影响通信波段。


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由于1550nm几乎处于锗的吸收/透明的边界附近,导致温度降低,响应度越来越低,灵敏度越来越差。


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上海大学用了APD设计,这个呢,对于通信人而言,是非常传统的垂直性探测器的结构,倒不是什么新鲜事。


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上海大学利用了一个互补原理,在温度降低时,Ge的响应度是降低,可是用硅做雪崩层的话,低温的雪崩增益会加大。

这次演示的新意在于,第一次做了-262℃的超低温实验数据,以前大多数是评估的-170℃左右。

在-262℃,Ge在1550nm的响应度R降低到0.0026A/W,可雪崩增益M达到1840,在APD综合考虑M*R的情况下,超低温下对于1550nm波段还是可用的。


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主要是聊一下探测器的温度变化趋势,光模块在常规的商业用途中,不会用到这种低温环境的。




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