Olùwádìí fọ́tò silikoni oníyípadà (Si photodetector)

Ayípadàohun èlò ìwádìí fọ́tò sílíkọ́nì（Si photodetector）

Olùwádìí fọ́tò-aláìsíkónì gbogbo-aláìsíkónì (Olùwádìí fọ́tò）, iṣẹ́ tó ju ti ìbílẹ̀ lọ

Pẹ̀lú bí àwọn àwòṣe ọgbọ́n àtọwọ́dá àti àwọn nẹ́ẹ̀tìwọ́ọ̀kì jíjìn ṣe ń pọ̀ sí i, àwọn ìṣọ̀pọ̀ ìṣiṣẹ́ ń fi àwọn ìbéèrè gíga sí ìbánisọ̀rọ̀ nẹ́ẹ̀tìwọ́ọ̀kì láàrín àwọn olùṣiṣẹ́, ìrántí àti àwọn nọ́ńbà ìṣirò. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn nẹ́ẹ̀tìwọ́ọ̀kì on-chip àti inter-chip ìbílẹ̀ tí a gbé ka orí àwọn ìsopọ̀ iná mànàmáná kò lè kúnjú ìbéèrè tí ń pọ̀ sí i fún bandwidth, latency àti lílo agbára. Láti lè yanjú ìṣòro yìí, ìmọ̀ ẹ̀rọ ìbánisọ̀rọ̀ optical pẹ̀lú ìjìnnà gígùn rẹ̀, iyàrá kíákíá, àwọn àǹfààní agbára gíga, ń di ìrètí ìdàgbàsókè ọjọ́ iwájú. Lára wọn, ìmọ̀ ẹ̀rọ silicon photonic tí a gbé ka orí ìlànà CMOS fi agbára ńlá hàn nítorí ìṣọ̀kan gíga rẹ̀, owó tí ó rẹlẹ̀ àti ìṣedéédé rẹ̀. Síbẹ̀síbẹ̀, mímú àwọn photodetectors tí ó ní iṣẹ́ gíga ṣiṣẹ́ ṣì ń dojúkọ ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìpèníjà. Lọ́pọ̀ ìgbà, àwọn photodetectors nílò láti so àwọn ohun èlò pọ̀ mọ́ àlàfo ìpele tín-ín-rín, bíi germanium (Ge), láti mú iṣẹ́ ìwádìí sunwọ̀n sí i, ṣùgbọ́n èyí tún ń yọrí sí àwọn ilana ìṣelọ́pọ́ tí ó díjú, owó tí ó ga, àti àwọn èso tí kò tọ́. Ẹ̀rọ ìwádìí náà ṣe àgbékalẹ̀ fọ́tò-oníìkì gbogbo-sílíìkì tí àwọn olùwádìí náà ṣe àṣeyọrí iyàrá ìfiránṣẹ́ dátà ti 160 Gb/s fún ikanni kan láìlo germanium, pẹ̀lú àpapọ̀ ìfiránṣẹ́ 1.28 Tb/s, nípasẹ̀ àwòrán resonator oní-méjì tuntun.

Láìpẹ́ yìí, ẹgbẹ́ ìwádìí àpapọ̀ kan ní Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà ti ṣe àtẹ̀jáde ìwádìí tuntun kan, wọ́n kéde pé wọ́n ti ṣe àṣeyọrí nínú ṣíṣe fọ́tòdáìdìò onípele-silicon kan (Olùwádìí fọ́tò APD) ìṣẹ́ ërún. Ìṣẹ́ ërún yìí ní iyàrá gíga àti iṣẹ́ ìfọwọ́sowọ́pọ̀ fọ́tò-ẹ̀rọ aláwọ̀-dúdú, èyí tí a retí pé yóò ṣàṣeyọrí ju 3.2 Tb fún ìṣẹ́jú-àáyá kan lọ ní àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì optíkì ọjọ́ iwájú.

Ilọsiwaju imọ-ẹrọ: apẹrẹ resonator microring meji

Àwọn fọ́tò àtọwọ́dá sábà máa ń ní àwọn ìtakora tí kò ṣeé yípadà láàrín ìpele bandwidth àti ìdáhùnpadà. Ẹgbẹ́ ìwádìí náà ṣe àṣeyọrí láti dín ìtakora yìí kù nípa lílo àwòrán resonator oní-méjì-microring àti láti dín ìjíròrò láàárín àwọn ikanni kù dáadáa. Àwọn àbájáde ìdánwò fihàn péẹ̀rọ amóhùnmáwòrán gbogbo-silikoniÓ ní ìdáhùn A ti 0.4 A/W, ìṣàn dúdú tó kéré tó 1 nA, ìlọ́po gíga ti 40 GHz, àti ìsopọ̀mọ́ra iná mànàmáná tó kéré gan-an tí ó kéré sí −50 dB. Iṣẹ́ yìí jọ ti àwọn photodetectors ti ìṣòwò lọ́wọ́lọ́wọ́ tí a gbé ka orí àwọn ohun èlò silicon-germanium àti III-V.

Wiwo si ojo iwaju: Ọna si imotuntun ninu awọn nẹtiwọọki opitika

Ìdàgbàsókè tó yọrí sí rere ti photodetector gbogbo-silicon kìí ṣe pé ó ju ojútùú ìbílẹ̀ lọ nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ṣe àfikún ìfowópamọ́ tó tó 40% nínú iye owó, èyí tó ṣí ọ̀nà sílẹ̀ fún ìmúṣẹ àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì optíkì tó yára, tó sì ní owó tó pọ̀ ní ọjọ́ iwájú. Ìmọ̀ ẹ̀rọ náà bá àwọn ìlànà CMOS tó wà tẹ́lẹ̀ mu, ó ní ìyọrísí àti ìyọrísí tó ga gan-an, a sì retí pé yóò di ohun tó wọ́pọ̀ nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ silicon photonics lọ́jọ́ iwájú. Lọ́jọ́ iwájú, ẹgbẹ́ ìwádìí náà gbèrò láti tẹ̀síwájú láti mú kí àwòrán náà sunwọ̀n síi láti mú kí ìwọ̀n ìfàmọ́ra àti iṣẹ́ bandwidth ti photodetector sunwọ̀n síi nípa dídín àwọn ìfọ́mọ́ra doping kù àti láti mú kí àwọn ipò ìfisílò sunwọ̀n síi. Ní àkókò kan náà, ìwádìí náà yóò tún ṣe àwárí bí a ṣe lè lo ìmọ̀ ẹ̀rọ silicon yìí sí àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì optíkì nínú àwọn ẹgbẹ́ AI ìran tó ń bọ̀ láti ṣe àṣeyọrí bandwidth tó ga, scalability àti agbára tó dára.