CC BY
19ВКВО-2023- РАДИОФОТОНИКА И ФИС
РАДИОФОТОННАЯ КОМПОНЕНТНАЯ БАЗА НА ОСНОВЕ ФОСФИДА ИНДИЯ
*
Гуляев Д.В. , Дмитриев Д.В., Аксенов М.С., Гилинский А.М., Царев А.В.,
Журавлев К.С.
Институт физики полупроводников им. А.В.Ржанова СО РАН, г. Новосибирск * E-mail: gulyaev@isp.nsc.ru DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-112-112
Роль волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), обеспечивающих основу для современного информационного общества, сложно переоценить. Помимо передачи цифровой информации по всему миру ВОЛС применяются в системах передачи аналогового сигнала в бортовых и наземных радарах с фазированной антенной решеткой, контрольно-измерительных приборах, приложениях обработки оптического сигнала. В результате в последнее время даже сформировалось новое направление электроники - радиофотоника, которая занимается вопросами взаимодействия СВЧ электронного сигнала и оптической волны. Постоянно растущие требования к скорости и объему передачи данных по ВОЛС стимулируют разработку компонентов телекоммуникационной и радиофотонной аппаратуры. Наибольший интерес для исследователей и разработчиков такой аппаратуры представляет С-диапазон длин волн от 1525-1565 нм, в котором минимальны оптические потери в оптоволокне (0.2 дБ/км) и возможно усиление света в оптоволокне, легированном ионами эрбия. При этом, в фотонике, также как и в обычной кремниевой электронике, снижение стоимости, уменьшение размеров, снижение энергопотребления и повышение производительности требует перехода от дискретной компонентной базы к интегральным схемам. Для интегральной фотоники современная компонентная элементная база может быть создана на основе двух платформ: это кремниевая платформа и полупроводниковые соединения типа А3В5 на фосфид индиевой подложке. Среди этих технологических платформ самой мощной и является платформа на основе InP, единственная из вышеперечисленных, позволяющая создавать полностью монолитные фотонные интегральные схемы.
Данный доклад посвящен разработке электронной компонентной базы на основе InP материалов. В докладе рассматривается современное состояние дел в области создания основных компонентов интегральных схем, включая лазеры, электрооптические модуляторы и сверхвысокочастотные фотоприемники на InP платформе. Представлены результаты по разработке компонентной базы радиофотонике в ИФП СО РАН.
К настоящему моменту времени в ИФП СО РАН разработана технология синтеза многослойных гетероструктур (ГЭС) InGaAs/InAlAs на InP методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Преимуществом технологии МЛЭ является возможность формирования тонких (субнанометровых) структур, переходных слоёв и искусственных («цифровых») твердых растворов. Разработаны конструкция и технология изготовления высокоскоростных фотодиодов для спектрального диапазона 1,0-1,6 мкм p-i-n исполнения и на основе барьера Шоттки. Разработаны мощные бескорпусные СВЧ-фотодиоды с барьером Шоттки с диапазоном рабочих частот до 40 ГГц (фотодиоды диаметром 10 мкм) и мощностью выходного СВЧ-сигнала на частоте 20 ГГц свыше 50 мВт (фотодиоды диаметром 15 мкм). Показано, что разработанные фотодиоды имеют малую величину коэффициента преобразования амплитудной модуляции интенсивности лазера в фазовую ошибку выходного СВЧ-сигнала. На основе разработанных бескорпусных фотодиодов совместно с ООО «Ай Эм Тех» и ТУСУР (г.Томск) разработаны мощные фотодетекторы СВЧ-диапазона частот и высокочувствительные фотодетекторы со встроенным трансимпедансным усилителем.
Ведутся работы по созданию сверхвысокочастотного электроабсорбционного модулятора. К настоящему моменту уже созданы InGaAlAs/InAlAs гетероструктуры для электроабсорбционных модуляторов на длину волны 1.55 мкм c коэффициентом экстинкции более 20 дБ/100 мкм, что вполне сопоставимо с мировым уровнем. Полученные ГЭС использованы для отработки и изучения особенностей технологии изготовления модулятора.
112
№6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023»
www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
