光电二极管太赫兹混频器,将光学技术与微波射频技术相结合,基于光电效应产生太赫兹波,是太赫兹通信系统的核心器件之一。
随着万物互联、人工智能产业迅猛发展,数据产生量爆发式增长,推动无线通信技术向超高传输速率、超大容量方向发展,太赫兹通信受到关注,其凭借大宽带、宽带可调谐、大容量、高速度、高穿透性、高安全性等优点,成为6G移动通信的核心技术之一,也可以用于星间/星地通信、数据中心通信等方面。
在太赫兹通信系统发射端,光电二极管(PD)产生太赫兹波,再由天线将太赫兹波发射出去,实现信息传递。单行载流子光电二极管(UTC-PD)通过能带设计实现载流子单向传输,具有超高传输速率、超大宽带、高输出功率、高响应速度、易于集成化等优点,是理想的太赫兹混频器选择之一。
与太赫兹光电导混频器(另一种基于光子学路线的太赫兹混频器)相比,光电二极管太赫兹混频器具有光电导增益大、耐热效应好、可回避叉指电极高压易击穿问题等优点;与普通的pin-PD相比,单行载流子光电二极管(UTC-PD)具有响应速度快、适应大电流、可过饱和状态工作、高频特性好、热效应好等优点。
新思界
行业分析人士表示,近两年我国光电二极管太赫兹混频器相关研究成果还在增多。2024年4月,华中科技大学团队基于锗/硅(Ge/Si)材料体系设计了一种新型雪崩光电二极管,其增益带宽积达到1THz以上,进入太赫兹波频段范围,研究成果发表于《Nature Photonics》;2024年8月,清华大学联合复旦大学研究了高性能探测器芯片、低损耗太赫兹薄膜电路和高速光电混频模块,成果以“宽带改进型单行载流子光电混频器实现光子辅助太赫兹无线通信”为题发表于《Opto-Electronic Science》。