中國電子元件行業(yè)協(xié)會
China Electronic Components Association
2023年3月，中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院）李顯博副教授課題組與香港科技大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系俞捷教授合作，在高速光接收芯片研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Dual-Photodiode Differential Receivers Achieving Double Photodetection Area for Gigabit-Per-Second Optical Wireless Communication”為題，發(fā)表于芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域國際頂級學(xué)術(shù)期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits(JSSC，DOI：10.1109/JSSC.2023.3247950)。李顯博副教授為該論文的第一作者兼通訊作者，這是中山大學(xué)首次以第一作者單位在JSSC上發(fā)表論文。
高速光接收機(jī)在光纖通信、無線光通信、激光雷達(dá)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。在傳統(tǒng)的高速光接收機(jī)中，提高光電探測器件的有源感光面積往往會增大器件的寄生電容和載流子渡越時間，從而降低系統(tǒng)帶寬。因此，現(xiàn)有的高速光接收機(jī)的有源感光面積往往比較小，不僅會影響接收光功率及信噪比，而且也增加了光路對準(zhǔn)的難度。針對這一難題，課題組突破傳統(tǒng)高速光接收前端架構(gòu)的局限性，提出并驗(yàn)證了一種采用自適應(yīng)直流光電流消除技術(shù)的新型差分雙探測器光接收前端架構(gòu)。該架構(gòu)采用差分方式連接兩個光電二極管，并引入自適應(yīng)的直流光電流消除電路來解決差分連接的光電二極管所導(dǎo)致的直流失調(diào)問題，從而可以在不影響帶寬、噪聲等關(guān)鍵性能的前提下將現(xiàn)有高速光接收機(jī)的感光面積提高一倍，極大改善了光接收機(jī)的性能。與已有的差分光接收前端需要兩束差分入射光不同，所提出的新型差分光接收前端可對單束入射光實(shí)現(xiàn)差分接收，大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。此外，該研究還提出一種基于差分對結(jié)構(gòu)的電流復(fù)用跨阻放大器，以進(jìn)一步提高光接收機(jī)的靈敏度。芯片測試結(jié)果表明，所提出的新型差分光接收前端架構(gòu)能將光接收芯片的誤碼率降低三個數(shù)量級，具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值。
以上工作得到國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持，電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院）碩士研究生王恒博、朱建平也對該研究做出了重要貢獻(xiàn)。
