能與IC整合的超小尺寸光探測器

　　德國卡爾斯魯厄理工學院 (KIT)研究人員成功開發(fā)了一種用以探測光學資料路徑的創(chuàng)新光探測器，占位面積不到100平方微米…

　　玻璃纖維(glass fibers)有可能成為資訊時代的傳輸高速公路──德國卡爾斯魯厄理工學院 (Karlsruhe Institute of Technology，KIT)研究人員成功開發(fā)了一種用以探測光學資料路徑的創(chuàng)新光探測器(photo detector)，是玻璃纖維接收端的核心零組件;此成果為該類元件的尺寸設立了新標準，研究人員聲稱其占位面積不到100平方微米(micrometer)，是整合到IC中的理想方案，而更令人印象深刻的則是其資料傳輸速率。

　　KIT研究人員Sascha Mühlbrandt聲稱，新的光探測器是目前全球最小的光學資料傳輸元件，能為光通訊系統(tǒng)帶來顯著的性能提升，因為該元件能被整合到大量的光學半導體零組件中;在該團隊的實驗中，研究人員達到了40Gbps的最高傳輸速率，足以在不到一秒的時間內(nèi)傳輸一片DVD內(nèi)的完整視訊內(nèi)容。Mühlbrandt堅信其吞吐量仍有進一步增加的潛力：“此電漿內(nèi)光電發(fā)射探測器(plasmonic internal photoemission detector，PIPED )是有史以來達到這么高資料傳輸速率的最小尺寸探測器;”他表示，該元件比傳統(tǒng)光探測器小100倍。

　　KIT開發(fā)了一種電漿光電探測器，能直接與矽晶光波導耦合，而且尺寸不到1微米

　　(來源：KIT)

　　這種光探測器的超小尺寸，優(yōu)勢在于可與單一CMOS晶片上的下游預處理(downstream preprocessing)電路整合;KIT旗下的微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究所(Institute for Microstructure Technology)專案協(xié)調(diào)人Manfred Kohl表示，此創(chuàng)新電漿元件能支援電腦內(nèi)晶片之間的高速資料傳輸，開啟了結(jié)合電子與光學零件優(yōu)勢的可能性，實現(xiàn)比純電子零件更高的資料吞吐量。

　　為了在非常小的空間內(nèi)結(jié)合光學與電子，KIT開發(fā)的光探測器利用了表面電漿極化子(surface plasmon polariton)，能將金屬介電邊界(metallic-dielectric boundary)表面的電磁波高度集中。此新種類電漿轉(zhuǎn)換器是以金屬表面光波長的直接訊號轉(zhuǎn)換為基礎，又稱為光發(fā)射(photo emission);要有效控制光線吸收以及其轉(zhuǎn)換成電子訊號的狀況，研究人員在鈦-矽接面(titanium-silicon junction)產(chǎn)生載流子(charge carriers)，并在另一個金-矽接面將之重組，而探測器的高速度就是透過其特殊幾何尺寸所達成──在兩個金屬-矽接面之間的距離不到100奈米。

　　研究人員認為，PIPED的概念不只是未來光學資料傳輸矽統(tǒng)的基礎，也是無線資料傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵零組件;KIT旗下負責研究用以支援超高速訊號處理之光-電融合技術(shù)的HIRST (Helmholtz International Research School of Teratronics)研究所教授Christian Koos表示：“電漿零組件能被應用于無線高速資料通訊，并實現(xiàn)每秒1 terabit的資料傳輸速率。”