纳米级别尺寸光探测器可与CMOS芯片整合了

玻璃纤维(glass fibers)有可能成为信息时代的传输高速公路──德国卡尔斯鲁厄理工学院 (Karlsruhe Institute of Technology，KIT)研究人员成功开发了一种用以探测光学数据路径的创新光探测器(photo detector)，是玻璃纤维接收端的核心零组件；此成果为该类组件的尺寸设立了新标准，研究人员声称其占位面积不到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则是其数据传输速率。

KIT 研究人员Sascha Mühlbrandt声称，新的光探测器是目前全球最小的光学数据传输组件，能为光通讯系统带来显著的性能提升，因为该组件能被整合到大量的光学半导体零 组件中；在该团队的实验中，研究人员达到了40Gbps的最高传输速率，足以在不到一秒的时间内传输一片DVD内的完整视频内容。Mühlbrandt坚 信其吞吐量仍有进一步增加的潜力：“此电浆内光电发射探测器(plasmonic internal photoemission detector，PIPED )是有史以来达到这么高数据传输速率的最小尺寸探测器；”他表示，该组件比传统光探测器小100倍。

*KIT开发了一种电浆光电探测器，能直接与硅晶光波导耦合，而且尺寸不到1微米
（来源：KIT）*

这 种光探测器的超小尺寸，优势在于可与单一CMOS芯片上的下游预处理(downstream preprocessing)电路整合；KIT旗下的微结构技术研究所(Institute for Microstructure Technology)项目协调人Manfred Kohl表示，此创新电浆组件能支持计算机内芯片之间的高速数据传输，开启了结合电子与光学零件优势的可能性，实现比纯电子零件更高的数据吞吐量。

为 了在非常小的空间内结合光学与电子，KIT开发的光探测器利用了表面电浆极化子(surface plasmon polariton)，能将金属介电边界(metallic-dielectric boundary)表面的电磁波高度集中。此新种类电浆转换器是以金属表面光波长的直接信号转换为基础，又称为光发射(photo emission)；要有效控制光线吸收以及其转换成电子信号的状况，研究人员在钛-硅接面(titanium-silicon junction)产生载流子(charge carriers)，并在另一个金-硅接面将之重组，而探测器的高速度就是透过其特殊几何尺寸所达成──在两个金属-硅接面之间的距离不到100纳米。

研 究人员认为，PIPED的概念不只是未来光学数据传输硅统的基础，也是无线数据传输系统的关键零组件；KIT旗下负责研究用以支持超高速信号处理之光-电 融合技术的HIRST (Helmholtz International Research School of Teratronics)研究所教授Christian Koos表示：“电浆零组件能被应用于无线高速数据通讯，并实现每秒1 terabit的数据传输速率。”

编译：Judith Cheng

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