光電二極管太赫茲混頻器,將光學技術與微波射頻技術相結合,基于光電效應產生太赫茲波,是太赫茲通信系統的核心器件之一。
隨著萬物互聯、人工智能產業迅猛發展,數據產生量爆發式增長,推動無線通信技術向超高傳輸速率、超大容量方向發展,太赫茲通信受到關注,其憑借大寬帶、寬帶可調諧、大容量、高速度、高穿透性、高安全性等優點,成為6G移動通信的核心技術之一,也可以用于星間/星地通信、數據中心通信等方面。
在太赫茲通信系統發射端,光電二極管(PD)產生太赫茲波,再由天線將太赫茲波發射出去,實現信息傳遞。單行載流子光電二極管(UTC-PD)通過能帶設計實現載流子單向傳輸,具有超高傳輸速率、超大寬帶、高輸出功率、高響應速度、易于集成化等優點,是理想的太赫茲混頻器選擇之一。
與太赫茲光電導混頻器(另一種基于光子學路線的太赫茲混頻器)相比,光電二極管太赫茲混頻器具有光電導增益大、耐熱效應好、可回避叉指電極高壓易擊穿問題等優點;與普通的pin-PD相比,單行載流子光電二極管(UTC-PD)具有響應速度快、適應大電流、可過飽和狀態工作、高頻特性好、熱效應好等優點。
新思界
行業分析人士表示,近兩年我國光電二極管太赫茲混頻器相關研究成果還在增多。2024年4月,華中科技大學團隊基于鍺/硅(Ge/Si)材料體系設計了一種新型雪崩光電二極管,其增益帶寬積達到1THz以上,進入太赫茲波頻段范圍,研究成果發表于《Nature Photonics》;2024年8月,清華大學聯合復旦大學研究了高性能探測器芯片、低損耗太赫茲薄膜電路和高速光電混頻模塊,成果以“寬帶改進型單行載流子光電混頻器實現光子輔助太赫茲無線通信”為題發表于《Opto-Electronic Science》。