近日，上海科技大學信息科學與技術學院教授陳佰樂團隊聯(lián)合復旦大學信息科學與工程學院教授余建軍團隊，在超高速光電探測器領域取得突破：器件同時實現(xiàn)了超過200 GHz的超寬帶寬與0.81 A/W的外部響應度，并以133.5 GHz的帶寬–效率乘積（BEP）刷新世界紀錄，成功攻克了該領域長期存在的帶寬與效率難以兼顧的技術瓶頸。11月10日，相關研究成果在線發(fā)表于《自然·光子學》。
波導型單行載流子光電探測器示意圖。（課題組供圖）論文通訊作者陳佰樂表示，這項成果不僅在器件性能上突破了帶寬與效率的物理限制，也為未來高速光互連和6G太赫茲通信提供了關鍵器件支撐。“團隊正在加快這一技術的工程化與產(chǎn)業(yè)化進程，讓實驗室成果真正服務于下一代信息基礎設施。”近年來，隨著算力需求和高速數(shù)據(jù)流量的爆發(fā)式增長，光芯片的帶寬與能效已成為制約數(shù)據(jù)中心性能提升的關鍵瓶頸。與此同時，面向6G的新一代無線系統(tǒng)也在借助光子輔助太赫茲鏈路向毫米波和亞太赫茲頻段拓展，對高性能光芯片提出了更高要求，以獲取更寬的可用頻譜和更大的傳輸容量。
作為實現(xiàn)光–電轉化的核心光電子器件，光電探測器長期面臨帶寬與效率難以兼顧的技術難題，其帶寬–效率乘積長期被限制在 55 GHz × 100%。當系統(tǒng)帶寬需求突破 100 GHz 乃至更高時，這一固有矛盾被進一步放大，難以同時滿足高吞吐與低功耗的嚴格要求，從而成為制約數(shù)據(jù)中心光互連和 6G / 太赫茲通信持續(xù)發(fā)展的關鍵瓶頸。
為解決這一問題，研究團隊在波導型單行載流子（UTC）結構的基礎上，結合電場的精確調控，引入BCB平面化工藝，并集成模斑轉換器（SSC）設計，實現(xiàn)了“高速載流子輸運—低寄生電容—高效光耦合”的協(xié)同優(yōu)化。器件在保持高效率的同時，實現(xiàn)了206 GHz的3 dB超高帶寬和0.81 A/W的外部響應度，帶寬–效率乘積（BEP）超過130 GHz * 100%，代表了當前國際高速光電探測器領域的最新技術前沿。
在光互連場景下，該器件可支撐單路400 Gbps乃至800 Gbps的傳輸速率；在無線通信場景中，團隊基于該器件完成了太赫茲（THz）光混頻模組的封裝，并在無需外部低噪聲放大器（LNA）的條件下，實現(xiàn)了150 GHz載波、120 Gbps數(shù)據(jù)速率、54 m鏈路距離的光子輔助無線傳輸演示。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-025-01784-0
本文鏈接：刷新紀錄，超200GHz光電探測器實現(xiàn)“帶寬–效率”雙突破http://www.sq15.cn/show-11-28159-0.html
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