Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 19.02.2010 входит в новый «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук»
Аннотации (05.2017) : ЛАВИННЫЕ ФОТОДЕТЕКТОРЫ НА ОСНОВЕ INGAAS/INALAS, ИНТЕГРИРОВАННЫЕ С ВОЛНОВОДНЫМИ СТРУКТУРАМИ «КРЕМНИЙ НА ИЗОЛЯТОРЕ»

ЛАВИННЫЕ ФОТОДЕТЕКТОРЫ НА ОСНОВЕ INGAAS/INALAS, ИНТЕГРИРОВАННЫЕ С ВОЛНОВОДНЫМИ СТРУКТУРАМИ «КРЕМНИЙ НА ИЗОЛЯТОРЕ»

© 2017 г.       Dongdong Yin*, **; Xiaohong Yang*, **; Tingting He*, **; Qianqian Lv*, **; Han Ye*, **, Qin Han*,**

*   State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing, People’s Republic of China

** College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, People’s Republic of China

E-mail: xhyang@semi.ac.cn

Выполнено моделирование лавинных фотодиодов на основе InGaAs/InAlAs, оптическая связь которых с волноводными структурами «кремний на изоляторе» осуществлялась посредством убегающих волн, проходящих через связующий слой бензоциклобутена. Для передачи света из волокна к кремниевому волноводу использован кремниевый соединитель на основе дифракционной решетки на волокне. При моделировании проводилась оптимизация эффективности оптической связи для различных толщин слоя бензоциклобутена, параметров слоя InP и ширины кремниевого волновода. Результаты моделирования показали достижимость эффективности детектирования 96,7% в условиях толщины кремниевого волновода 2 мкм и размера фотодетектора 40 мкм при значении произведения усиления на полосу пропускания 135 ГГц на длине волны 1550 нм.

Ключевые слова: кремний на изоляторе, лавинный фотодетектор, убегающие волны, бензоциклобутеновое связующее.

 

InGaAs/InAlAs avalanche photodetectors integrated on silicon-on-insulator waveguide circuits

© 2017    Dongdong Yin*, **; Xiaohong Yang*, **; Tingting He*, **; Qianqian Lv*, **; Han Ye*, **, Qin Han*,**

*   State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing, People’s Republic of China

** College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, People’s Republic of China

E-mail: xhyang@semi.ac.cn

Submitted 01.02.2016

We simulated an evanescently coupled InGaAs/InAlAs avalanche photodetector integrated on silicon-on-insulator waveguide circuits using benzocyclobutene as the bonding layer. A silicon fiber-grating coupler is adopted to couple light from the fiber to the Si waveguide and light can finally be absorbed in the absorption region. Simulations around improving the optical coupling efficiency with different device dimensions such as different benzocyclobutene bonding thicknesses, different InP layer parameters and different silicon waveguide widths were carried out. The simulation result shows a detection efficiency of 96.7% for 2 µm silicon waveguide device with a photodetector length of 40 µm which can get a gain-bandwidth product of 135 GHz at 1550 nm.

Keywords: silicon-on-insulator, avalanche photodetector, evanescent wave, benzocyclobutene bonding.

OCIS codes: 040.1345, 040.5160, 130.5990, 200.4650

 

References

1.         Personick S.D. Receiver design for digital fiber optic communication systems, I // Bell Syst. Tech. J. 1973. V. 52. P. 843.

2.         Forrest S.R. Sensitivity of avalanche photodetector receivers for high-bit-rate long-wavelength optical communication systems // Semiconduct. Semimet. 1985. V. 22. P. 329.

3.         Kasper B.L., Campbell J.C. Multigigabit per-second avalanche photodiode lightwave receivers // J. Light Technol. 1987. V. 5. P. 1351.

4.        Watanabe I., Torikai T., Makita K., Fukushima K., Uji T. Impact ionization rates in (100) Al(0.48)In(0.52)As // IEEE Electr. Device L. 1990. V. 11. P. 437.

5.         Absil P.P., Verheyen P., Heyn P.D., Pantouvaki M., Lepage G., Coster J.D., Campenhout J.V. Silicon photonics integrated circuits: A manufacturing platform for high density, low power optical I/O’s // Opt. Exp. 2015. V. 23. P. 9369.

6.        Sui S., Tang M., Yang Y., Xiao J., Du Y., Huang Y. Mode investigation for hybrid microring lasers with sloped sidewalls coupled to a silicon waveguide // IEEE Photon. J. 2015. V. 7. P. 1.

7.         Streshinsky M., Ding R., Liu Y., Novack A., Galland C., Lim A.E.J., Guo-Qiang Lo P., Baehr-Jones T., Hochberg M. The road to affordable, large-scale silicon photonics // Opt. Photon. News. 2013. V. 24. P. 32.

8.        Baehr-Jones T., Pinguet T., Lo P.G.Q., Danziger S., Prather D., Hochberg M. Myths and rumours of silicon photonics // Nat. Photon. 2012. V. 6. P. 206.

9.        Heck M.J.R., Chen H.W., Fang A.W., Koch B.R., Liang D., Park H., Sysak M.N., Bowers J.E. Hybrid silicon photonics for optical interconnects // IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2011. V. 17. P. 333.

10.       Ohira K., Kobayashi K., Iizuka N., Yoshida H., Ezaki M., Uemura H., Kojima A., Nakamura K., Furuyama H., Shibata H. On-chip optical interconnection by using integrated III–V laser diode and photodetector with silicon waveguide // Opt. Exp. 2010. V. 18. P. 15440.

11.       Boyraz O., Jalali B. Demonstration of a silicon Raman laser // Opt. Exp. 2004. V. 12. P. 5269.

12.       Liu A., Liao L., Rubin D., Nguyen H., Ciftcioglu B., Chetrit Y., Izhaky N., Paniccia M. High-speed optical modulation based on carrier depletion in a silicon waveguide // Opt. Exp. 2007. V. 15. P. 660.

13.       Campenhout J.V., Binetti P.R.A., Romeo P.R., Regreny P., Seassal C., Leijtens X.J.M., Vries T.D. Low-footprint optical interconnect on an SOI chip through heterogeneous integration of InP-based microdisk lasers and microdetectors // IEEE Photonics Technol. Lett. 2009. V. 21. P. 522.

14.       Chunnilall C.J., Lepert G., Allerton J.J., Hart C.J., Sinclair A.G. Traceable metrology for characterizing quantum optical communication devices // Metrologia. 2014. V. 51. P. S258.

15.       Gisin N.,  Thew R. Quantum communication // Nature Photon. 2007. V. 1. P. 165.

16.       Kinsey G.S., Campbell J.C., Dentai A.G. Waveguide avalanche photodiode operating at 1.55 µm with a gain-bandwidth product of 320 GHz // IEEE Photonic. Tech. L. 2001. V. 13. P. 842.

17.       Shiba K., Nakata T., Takeuchi T., Sasaki T., Makita K. 10 Gbit/s asymmetric waveguide APD with high sensitivity of 30 dBm // Electron. Lett. 2006. V. 42. P. 1177.

18.       Ang K.W., Lo P.G.Q. Avalanche photodetectors: Si charge avalanche enhances APD sensitivity beyond 100 GHz // Laser Focus World. 2010. V. 46.

19.       Keyvaninia S., Muneeb M., Stanković S., Van Veldhoven P.J., Van Thourhout D., Roelkens G. Ultra-thin DVS-BCB adhesive bonding of III–V wafers, dies and multiple dies to a patterned silicon-on-insulator substrate // Opt. Mat. Exp. 2013. V. 3. P. 35.

20.      Roelkens G., Liu L., Liang D., Jones R., Fang A., Koch B., Bowers J. III–V/silicon photonics for on-chip and intra-chip optical interconnects // Laser & Photon. Rev. 2010. V. 4. P. 751.

21.       Sheng Z., Liu L., Brouckaert J., He S.L., Thourhout D.V. InGaAs PIN photodetectors integrated on silicon-on-insulator waveguides // Opt. Exp. 2010. V. 18. P. 1757.

22.      Liang D., Roelkens G., Baets R., Bowers J.E. Hybrid integrated platforms for silicon photonics // Mat. 2010. V. 3. P. 1782.

23.      Emmons R.B. Avalanche-photodiode frequency response // J. Appl. Phys. 1967. V. 38. P. 3705.

 

 

Полный текст