Schnelle großflächige Dünnschicht-MSM-Photodetektoren für POF-Datenübertragung

Abstract:
Der stetige Anstieg der Datenrate stellt immer höhere Anforderungen an die verwendete Elektronik und den Übertragungskanal. So stellt bereits jetzt die 10 Gbit/s-Ethernet-Spezifikation ganz neue Herausforderungen an Kabel und Stecker. Eine vielversprechende Alternative zu Kupferleitungen sind optische Polymerfasern (POF), die aufgrund des großen Kerndurchmessers (1/2 mm, 1 mm) eine einfache Handhabung und kostengünstige Stecker ermöglichen. Dieser große Kerndurchmesser erweist sich jedoch bei hohen Datenraten als Nachteil, da großflächige Photodetektoren eine große Kapazität besitzen, welche mit dem nachfolgenden Eingangswiderstand des Verstärkers einen Tiefpass geringer Grenzfrequenz bilden. Genügend hohe Bandbreiten könnten Metal-Semiconductor-Metal (MSM) Photodetektoren bereitstellen, welche eine kleinere flächenbezogene Kapazität im Vergleich zu PIN-Dioden aufweisen können. Neben einem einfachen Modell zur Berechnung der Detektorkapazität von MSM- und PIN-Detektoren, werden ebenfalls Simulationsergebnisse von Dünnschicht-MSM-Photodetektoren vorgestellt und mit den herkömmlichen MSM-Strukturen verglichen. Die hier vorgeschlagenen Dünnschicht-Detektoren weisen eine um den Faktor 2 kleinere flächenbezogene Kapazität als herkömmliche MSM-Detektoren auf, sodass die Detektorkapazität um bis zu 8-fach kleiner sein kann als vergleichbare PIN-Dioden. Damit stellen diese Detektoren einen vielversprechenden Ansatz für Datenraten von bis zu 10 GBit/s über 1 mm POF dar.