1 厦门大学 物理与机电工程学院, 福建 厦门 361005
2 阜阳师范学院 计算机与信息工程学院, 安徽 阜阳 236037
3 厦门大学 能源研究院, 福建 厦门 361005
通过仿真优化探测器的结构参数和性能, 设计了基于0.25 μm标准BCD (Biplor,CMOS and DMOS)工艺的大面积多叉指状PIN光电探测器.选择已优化的大面积光电探测器用于和跨阻放大器以及后端放大器单片集成, 采用0.25 μm BCD工艺实现了一个用于650 nm塑料光纤通信的单片集成光接收芯片.结果表明: 多叉指状PIN光电探测器对650 nm入射光的响应度提高至0.260 A/W, 其结电容降低至4.39 pF.对于650 nm的入射光, 在速率250 Mb/s、误码率小于10-9的条件下, 光接收芯片的灵敏度为-23.3 dBm, 并得到清晰的眼图.该光电探测器可用于宽带接入网中的高速塑料光纤通信系统的光接收芯片中.
塑料光纤通信 光接收芯片 多叉指PIN 光电探测器 BCD工艺 Plastic optical fiber communication Optical receiver Multi-finger PIN Photodetector BCD process
1 厦门大学 物理与机电工程学院, 福建 厦门 361005
2 厦门大学 能源研究院, 福建 厦门 361005
研究了光电探测器(PD)的结构、性能以及后续放大电路, 实现了塑料光纤通信的高速单片集成光接收芯片。首先, 根据工艺流程和参数, 采用器件模拟软件对PD结构进行了建模, 并对其光谱响应度和结电容进行了理论推导及仿真。基于Cadence/spectre软件和仿真得到的PD参数对由跨阻放大器、限幅放大器和输出缓冲电路组成的后续放大电路进行了协同设计。采用0.5 μm BCD(Bipolar, CMOS and DMOS)工艺对单个PD以及PD和后续放大电路单片集成电路进行了流片、封装和测试。结果表明: PD的光谱响应曲线的峰值波长和仿真结果较一致, 约为700 nm, PD结构更适合短波长探测; PD的结电容随着反向电压的增大而减小, 结电容越大, 光接收芯片的带宽越小; 对于650 nm的入射光, 在小于10-9的误码率条件下, 光接收机的灵敏度为-14 dBm; 最后得到了150 Mb/s速率的清晰眼图。实验结果显示, 设计的高速单片集成光接收机可以应用于百兆速率光纤入户通信系统。
单片集成 光电探测器 有源电感 光接收机 塑料光纤通信 BCD工艺 monolithic integration photo-detector active inductor optical receiver plastic optical fiber communication Bipolar CMOS and DMOS(BCD)
厦门大学 物理与机电工程学院 机电工程系, 福建 厦门 361005
设计了一种用于塑料光纤通信的650 nm单片集成光接收芯片, 包括光电探测器、跨阻前置放大器、单双端转换、差分放大器、输出缓冲器及失调电压补偿电路.基于合理假设与近似, 从稳态连续方程和边界条件出发, 分析了探测器的光谱响应；采用拉普拉斯变换方法, 分析其频率响应.采用0.5 μm BCD工艺流片, 光接收芯片版图面积832×948 μm2进行测试, 结果表明5V反向偏压下, 探测器在650 nm的响应度为0.26 A/W；光接收芯片在180 Mbps速率及误码率小于10-9情况下, 灵敏度为-14.6 dBm；在100 Mbps非归零伪随机二进制序列信号速率及误码率小于10-9情况下, 能得到清晰的眼图.
光接收芯片 单片集成 光电探测器 塑料光纤通信 Optical receiver Monolithic Photodetector Plastic optical fiber communication
