Echantillonnage électro-optique à 1,55 microns pour la mesure de circuits rapides sur InP

Abstract

L'augmentation du débit des télécommunications nécessite la réalisation de circuits intégrés possédant des fréquences de coupure de plus en plus élevées. Le test et la caractérisation de ces composants atteignent les limites des outils de mesure classiques ( analyseur de réseau et oscilloscope à échantillonnage). Depuis quelques années, la technique d'échantillonnage électro-optique basée sur l'utilisation d'un laser femtoseconde s'avère une bonne solution pour répondre à ce problème. Dans notre cas, nous utilisons une couche d'InGaAs irradié par des ions pour déclencher la mesure. L'irradiation introduit des défauts structurels qui jouent le rôle de pièges pour les porteurs libres rendant ainsi le composant ultra-rapide. L'effet de l'irradiation ionique sur les propriétés " matériau " de l'InGaAs est tout d'abord étudié. Un modèle de répartition en paires de Frankel permet d'expliquer l'évolution de la mobilité et du temps de vie des électrons pour des matériaux irradiés par des protons. Des couches avec de très bonnes propriétés optiques et électriques ont été obtenues. Les photoconducteurs ultra-rapides utilisant les couches actives d'InGaAs irradiées génèrent des impulsions électriques de largeur à mi-hauteur 2,2 ps avec une amplitude de 0,65 V pour une polarisation de 3V. La mesure du champ électrique est réalisée grâce à une sonde électro-optique de tantalate de lithium (LiTaO3) miniature. De très bonnes performances sont obtenues pour le banc d'échantillonnage cequi a permis de tester divers composants comme des photodiodes de bandes passantes > à 65 GHz, des lignes coplanires et un amplificateur réalisé par Alcatel-Opto+ de bande passante de 60 GHz.The bit rate increase of modern telecommunications requires the realization of integrated circuits with higher cut-off frequencies. The test and the characterization of these components reach the limits of the standard measuring instruments (network analyzer and sampling oscilloscope). Few years ago, the electro-optic sampling techniques based on a femtosecond pulsed laser have proven to be a good solution to answer this problem. In our case, an ion irradiated InGaAs layer is used to trig the measurement. The irradiation introduces structural defects that act as traps for the free carriers making the component ultra-fast. The effect of the ionic irradiation on the material properties of InGaAs is studied. A Frankel pair distribution model allows to explain the evolution of mobility and the free carrier lifetime for proton-irradiated layers. Layers with very good optical and electrical caracteristics are obtained. The ultra-fast photoconductors based on irradiated InGaAs layers generate electrical pulses with a full width at half maximum close to 2,2 ps with an amplitude of 0,65 V for 3 V bias polarization. The measurement of the electrical field is performed thanks to a miniature electro-optic probe of lithium tantalite (LiTaO3). The performances of the electro-optic bench are very good and permit to test many components as photodiodes with bancwidth higher than 65 GHz, coplanar waveguides and an amplifier realized by AIcatel-Otpo+ with a bandwidth of 60 GHz.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF