据百度网-吉祥如意rt36fw，于2025年09月02日报道，新一代高速光通信：突破性锗硅雪崩光电探测器问世。
研究成果概览
近日，浙江大学光电科学与工程学院/现代光学仪器国家重点实验室的戴道锌教授团队，成功设计并制备了一种全新的锗硅雪崩光电探测器。该探测器采用标准流片工艺，性能卓越，创下了高达615GHz的增益带宽积GBP纪录。此外，团队还演示了其100 Gbps NRZ和PAM-4高速信号接收功能，为下一代高速硅光集成的光接收技术奠定了坚实基础，展现了广阔的应用前景。
相关研究成果已以“High-speed waveguide Ge/Si avalanche photodiode with a record gain-bandwidth product of 615 GHz”（具有615GHz创纪录增益带宽积的高速锗硅雪崩光电探测器）为题，于2022年7月6日发表在美国光学学会的旗舰期刊《Optica》上。
02背景介绍与技术突破
▲ 技术背景
在云服务、人工智能、物联网等新兴业务的推动下，数据传输的速度与容量遭遇了前所未有的挑战。面对这一局势，高速光电子器件的发展显得尤为重要。近年来，硅基光电子技术以其CMOS兼容性与高集成度等优势，在集成光电子领域崭露头角，然而，如何进一步提升性能以满足下一代应用需求，成为了其当前面临的关键挑战。众所周知，光电探测器作为光学系统的核心器件，其性能对系统整体有着至关重要的影响。为了追求更高的灵敏度，雪崩光电探测器（APD）应运而生，其中锗硅APD更是备受瞩目。然而，此前报道的锗硅APD在增益带宽积方面表现不佳（通常仅为~300GHz），且制备工艺复杂，难以满足未来高速高灵敏接收机的需求。
▲ 创新突破
针对此前锗硅APD在增益带宽积方面的不足，该团队提出并实现了一种创新的高增益带宽积水平拉通型锗硅波导APD。通过巧妙利用硅倍增区的“dead space”效应，有效降低了过剩噪声，从而突破了增益带宽积的制约。此外，浅刻蚀脊波导结构设计的应用，不仅增强了锗区的光吸收率，提升了响应度，还降低了APD暗电流。更为重要的是，该APD仅需采用标准CMOS单次锗外延工艺，简化了制备流程。
该APD器件工作于O波段，工作电压约为-14V，单位增益响应度高达0.93 A/W。在48 GHz的带宽下，增益系数达到12.8，使得增益带宽积高达615 GHz。研究团队进一步进行了高速信号接收实验，成功演示了速率达100 Gbps的NRZ和PAM-4信号接收，灵敏度分别为-12.6 dBm和-11.3 dBm（BER=2.4×10-4）。这些卓越的性能表明，该APD器件为高速光信号的高灵敏度接收奠定了坚实基础，且与无源硅光器件、光调制器等核心功能器件工艺兼容，具有广阔的应用前景。
图2展示了所研制锗硅APD器件的带宽与增益带宽积的关系，以及100Gbps NRZ和100Gbps PAM-4信号的眼图测试结果。这些实验数据进一步印证了该APD器件在高速信号接收方面的出色性能。
