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III-V Lab a développé une photodiode dont la bande passante atteint 110 GHz

III-V Lab a développé une photodiode dont la bande passante atteint 110 GHz

Le laboratoire commun à Nokia, Thales et au CEA a développé une photodiode compacte marquant un bond en avant important en termes de bande passante afin de relever les défis de demain en matière de télécoms, y compris pour la future 6G.

Les photodiodes haute vitesse sont des composants clés dans divers réseaux de communications. Elles sont notamment utilisées pour les connexions courte distance dans les réseaux des centres de données et les réseaux d’accès (FTTH), mais aussi dans les réseaux terrestres et sous-marins longue distance et même dans les réseaux mobiles dont les antennes radio sont alimentées par fibre optique.

Chaque tranche de 50 mm de diamètre comprend environ 6000 photodiodes.

Laboratoire commun entre Nokia, Thales et le CEA, dédié à la R&D en composants opto-électroniques et micro-électroniques faisant appel aux technologies de semiconducteurs III-V et à leur intégration sur silicium, III-V Lab a profité de la conférence internationale ECOC qui s’est tenue récemment à Bordeaux pour dévoiler une photodiode très compacte dotée d’une bande passante record dépassant les 110 GHz.

De telles performances permettraient d’accompagner l’augmentation des performances des réseaux de communications et de faire face à l’augmentation continue du trafic de données, y compris dans les réseaux mobiles avec les prochaines évolutions de la 5G, voire la future 6G.

Ce composant se caractérise également par une sensibilité importante, en l’occurrence 0,6 A/W pour une bande passante de 110 GHz (la sensibilité atteint 0,8 A/W pour une bande passante de 85 GHz). Sa taille particulièrement compacte (0,4 x 0,5 mm), obtenue notamment grâce à une zone de couplage optimal avec la fibre optique, est également remarquable, d’autant que cela va de pair avec un gain amélioré de plus de 50% en comparaison d’une photodiode haute vitesse/haute bande passante traditionnelle, selon III-V Lab. Une très faible dépendance à la polarisation de la lumière (0,2 dB) est également à mettre au crédit de cette photodiode.

III-V Lab dispose en interne de la maîtrise complète du cycle de fabrication des composants semi-conducteurs III-V.

Grâce à la maîtrise complète du cycle de fabrication des composants semi-conducteurs III-V (conception, épitaxie, procédés technologiques, caractérisation), III-V Lab s’est également penché sur les moyens d’optimiser les coûts de fabrication. Pour ce faire, le laboratoire a notamment opté pour un dépôt du revêtement anti-réflexion sur l’ensemble de la tranche de silicium (chaque tranche de 50 mm de diamètre comprend environ 6000 photodiodes).

Cette photodiode, qui concilie bande passante record, compacité extrême et sensibilité élevée, a été conçue et réalisée dans le cadre du projet européen H2020 5G-PHOS, démarré en 2017 et clôturé ce mois-ci, qui adresse le défi des réseaux 5G ultra denses. Son objectif consistait à fournir un réseau fibre transmettant directement le signal radio en bande de base, c’est-à-dire un réseau dans lequel la photodiode développée par III-V Lab convertirait directement le signal du domaine optique au domaine radio, sans aucun traitement de signal (tout se faisant au bureau central de l’opérateur réseau), cela afin de permettre l’utilisation d’antennes à faible coût et à consommation d’énergie réduite. Il est d’ailleurs intéressant de noter que les performances obtenues pour la photodiode ont largement dépassé l’objectif initial de 60 GHz pour la bande passante.

Créé en 2004 sous la forme d’un Groupement d’Intérêt Economique et implanté au cœur du plateau de Saclay, III-V Lab regroupe 120 chercheurs en région parisienne et coopère avec les laboratoires du CEA Leti à Grenoble. Le laboratoire est doté de moyens de prototypage et d’amorçage de production qui permettent l’émergence de technologies de composants innovantes qui sont ensuite transférées vers les entités industrielles des maisons-mères ou de leurs partenaires. III-V Lab a bénéficié d’un financement du gouvernement français dans le cadre du plan de relance.

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