CC BY
33ВКВО-2021- РАДИОФОТОНИКА
DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-170
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРИБОРЫ РАДИОФОТОНИКИ НА ОСНОВЕ ФОСФИДА ИНДИЯ
Журавлев К.С.
Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук,
г. Новосибирск E-mail: zhur@isp.nsc.ru
В последние годы в мире сформировалось новое научно-техническое направление, получившее название «радиофотоника». Принципиальное отличие радиофотоники от традиционной сверхвысокочастотной электроники заключается в том, что вместо электронной обработки сигналов в радиофотонных устройствах используются оптические технологии. Синтез оптоэлектронных технологий обработки и передачи данных с возможностями СВЧ-электроники обеспечил получение совершенно новых возможностей для беспроводных сетей связи (гибридных радиофотонных систем), устройств обработки и передачи информации и управления, включая радиолокационные станции с активными фазированными антенными решетками и соединения их с сверхширокополосными линиями передачи СВЧ сигнала. Изучение фундаментальных и прикладных аспектов генерации, передачи, обработки и распознавания сверхвысокочастотных сверхширокополосных сигналов, а также применением указанных явлений при разработке и создании устройств различного назначения являются одним из наиболее актуальных направлений развития современной инновационной экономики.
Основными элементами радиофотонных устройств являются лазеры, оптические модуляторы, оптическое волокно, фазовращатели, оптические разветвители и мультиплексоры, дифракционные решетки различного вида и быстродействующие фотодетекторы. Современная элементная база (ЭКБ) радиофотоники может быть создана на основе различных технологических платформ, наиболее распространенными из которых являются платформы на основе фосфида индия (InP), на основе кремния (Si и SiO2/Si), кремния-на-изоляторе, нитрида кремния (Si3N4) и на основе полимеров. Среди этих технологических платформ самой мощной и перспективной является платформа на основе InP, единственная из вышеперечисленных, позволяющая создавать полностью монолитные радиофотонные интегральные схемы (МИРС). Прямозонные соединения на основе InP обладают превосходными оптическими свойствами и позволяют генерировать, усиливать и регистрировать свет, быстро модулировать и управлять световым потоком. Элементы МИРС на одной материальной платформе обладают одинаковым коэффициентом температурного расширения и схожими зависимостями выходных параметров от температуры, что улучшит температурную стабильность приборов.
В докладе рассматриваются основные конструкции лазеров, электрооптических модуляторов (ЭОМ) и сверхвысокочастотных фотоприемников (ФП). Представлены этапы развития радиофотонной ЭКБ: от дискретных элементов до МИРС. Показано, что наиболее полно достоинства радиофотоники проявляются при использовании МИРС. Они позволяют снизить габаритные размеры, оптические потери и энергоемкость, повысить надежность систем радиофотоники. При создании элементов радиофотоники объединяют усилия математиков, физиков, химиков и технологов. В докладе представлены результаты разработки в ИФП СО РАН ФП и ЭОМ: расчета конструкции гетероструктур и конструкции элементов радиофотоники, технологии роста гетероструктур методом молекулярно-лучевой эпитаксии, технологии изготовления элементов
радиофотоникина основе InP.
50 45 40 j? 35 Lü 30 1^25 20 15 10
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 - • i i i i i
■ HPDV2120R
" Finisar
- •
■ ARx40 Apic Corp.
ДАННАЯ
^РАБОТА
" *
- DSC30S VPDV2120 -
■ ф Discovery Semicond. Finisar (США)-
" • ARx20 Apic Corp., • -
' PH-20-HP-M Optilab
_ • ARx10 Apic Corp. ............ .....
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Выходная мощность (мВт)
Рис. 1. Максимальная выходная мощность и полоса рабочих частот коммерчески доступных моделей СВЧ-фотодиодов и фотодиодов, разработанных в ИФП СО РАН
170
№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021»
www.fotonexpres.ru fotonexpress@mail.ru
