如今短距離通信的帶寬需求越來越高,電互連已經(jīng)成為制約通信系統(tǒng)整體性能的瓶頸,光互連能夠有效地提升傳輸帶寬,但高昂的成本限制了其在短距離通信中的應(yīng)用。光接收機是光互連的關(guān)鍵器件之一,但目前的光接收機多是混合集成,不僅成本高,且性能和誤碼率也受到影響。相比之下,單片集成光接收機不僅能夠提高光接收機的性能,還能減小芯片面積和降低成本。但目前所研制的單片集成光接收機無法同時取得高速率和高靈敏度,主要原因是很難在硅基工藝上設(shè)計出高性能的探測器。因此,研究高性能、與硅基工藝兼容的光電探測器成為實現(xiàn)單片集成光接收機的研究重點。針對用于單片集成的硅基光電探測器和后續(xù)放大電路,本論文展開了以下研究工作:1.針對光通信中的可見光通信,引入金屬光柵設(shè)計了與硅基工藝兼容的615nm金屬-半導(dǎo)體-金屬紅光探測器。利用有限時域差分法重點分析了金屬光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)對光電探測器硅有源層吸收的影響,對光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化,當光柵周期T=580nm、光柵高度h=91nm、狹縫寬度w=360nm時,探測器的吸收系數(shù)最大,比無光柵時的吸收性能提高了32%。在該仿真結(jié)果基礎(chǔ)上,對金屬光柵增強吸收的物理機制進行了分析,通過分析金... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 光通信系統(tǒng)簡介
    1.2 硅基光電探測器的研究進展
    1.3 研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)
第2章 光電探測器的理論
    2.1 光電探測器的工作原理
    2.2 光電探測器的性能指標
    2.3 光電探測器的基本類型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 表面等離子體激元
    3.1 表面等離子體的傳播原理
    3.2 表面等離子體激元的激發(fā)
    3.3 有限時域差分法
    3.4 本章小結(jié)
第4章 光柵型吸收增強的硅基光電探測器的設(shè)計
    4.1 可見光通信中615nm吸收增強的MSM光電探測器的設(shè)計
        4.1.1 基本結(jié)構(gòu)和仿真環(huán)境的設(shè)置
        4.1.2 光電探測器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與光學(xué)仿真
    4.2 850nm吸收增強的光電探測器的設(shè)計
        4.2.1 光電探測器的設(shè)計與光學(xué)仿真
        4.2.2 光電探測器的版圖繪制
        4.2.3 光電探測器的測試方案
    4.3 1550nm吸收增強的光電探測器設(shè)計
        4.3.1 基本結(jié)構(gòu)
        4.3.2 仿真結(jié)果與分析
    4.4 金屬光柵提高光電探測器吸收效率的機理研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 硅基光接收機前端放大電路設(shè)計
    5.1 硅基光接收機前端放大電路概述
    5.2 硅基光接收機前端放大電路設(shè)計與仿真
        5.2.1 跨阻放大器設(shè)計
        5.2.2 限幅放大器與輸出緩沖級設(shè)計
        5.2.3 硅基光接收機整體仿真
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3666878