據百度網-吉祥如意rt36fw，于2025年09月02日報道，新一代高速光通信：突破性鍺硅雪崩光電探測器問世。
研究成果概覽
近日，浙江大學光電科學與工程學院/現代光學儀器國家重點實驗室的戴道鋅教授團隊，成功設計并制備了一種全新的鍺硅雪崩光電探測器。該探測器采用標準流片工藝，性能卓越，創下了高達615GHz的增益帶寬積GBP紀錄。此外，團隊還演示了其100 Gbps NRZ和PAM-4高速信號接收功能，為下一代高速硅光集成的光接收技術奠定了堅實基礎，展現了廣闊的應用前景。
相關研究成果已以“High-speed waveguide Ge/Si avalanche photodiode with a record gain-bandwidth product of 615 GHz”（具有615GHz創紀錄增益帶寬積的高速鍺硅雪崩光電探測器）為題，于2022年7月6日發表在美國光學學會的旗艦期刊《Optica》上。
02背景介紹與技術突破
▲ 技術背景
在云服務、人工智能、物聯網等新興業務的推動下，數據傳輸的速度與容量遭遇了前所未有的挑戰。面對這一局勢，高速光電子器件的發展顯得尤為重要。近年來，硅基光電子技術以其CMOS兼容性與高集成度等優勢，在集成光電子領域嶄露頭角，然而，如何進一步提升性能以滿足下一代應用需求，成為了其當前面臨的關鍵挑戰。眾所周知，光電探測器作為光學系統的核心器件，其性能對系統整體有著至關重要的影響。為了追求更高的靈敏度，雪崩光電探測器（APD）應運而生，其中鍺硅APD更是備受矚目。然而，此前報道的鍺硅APD在增益帶寬積方面表現不佳（通常僅為~300GHz），且制備工藝復雜，難以滿足未來高速高靈敏接收機的需求。
▲ 創新突破
針對此前鍺硅APD在增益帶寬積方面的不足，該團隊提出并實現了一種創新的高增益帶寬積水平拉通型鍺硅波導APD。通過巧妙利用硅倍增區的“dead space”效應，有效降低了過剩噪聲，從而突破了增益帶寬積的制約。此外，淺刻蝕脊波導結構設計的應用，不僅增強了鍺區的光吸收率，提升了響應度，還降低了APD暗電流。更為重要的是，該APD僅需采用標準CMOS單次鍺外延工藝，簡化了制備流程。
該APD器件工作于O波段，工作電壓約為-14V，單位增益響應度高達0.93 A/W。在48 GHz的帶寬下，增益系數達到12.8，使得增益帶寬積高達615 GHz。研究團隊進一步進行了高速信號接收實驗，成功演示了速率達100 Gbps的NRZ和PAM-4信號接收，靈敏度分別為-12.6 dBm和-11.3 dBm（BER=2.4×10-4）。這些卓越的性能表明，該APD器件為高速光信號的高靈敏度接收奠定了堅實基礎，且與無源硅光器件、光調制器等核心功能器件工藝兼容，具有廣闊的應用前景。
圖2展示了所研制鍺硅APD器件的帶寬與增益帶寬積的關系，以及100Gbps NRZ和100Gbps PAM-4信號的眼圖測試結果。這些實驗數據進一步印證了該APD器件在高速信號接收方面的出色性能。
