Integration of a photodiode for THz generation in the framework of TERALINKS Project

Abstract

El crecimiento en la demanda de mayores velocidades en redes inalámbricas lleva a incrementar los recursos asignados al usuario, lo que se traduce en necesidad de mayores anchos de banda. La banda de Terahercios resulta muy interesante por sus potenciales aplicaciones, entre las cuales se encuentran las comunicaciones de gran tasa binaria. Sin embargo, una de las limitaciones fundamentales de esta banda es la dificultad para generar potencia eficientemente. Una de las técnicas mas recurrentes es el photomixing, por la cual dos frecuencias ópticas se baten en un fotodiodo para generar terahercios. Sin embargo, estas técnicas acarrean una serie de problemas, tales como el acoplo eficiente de la radiación generada y la iluminación del diodo. Por ello, en este trabajo se presenta un concepto novedoso para la integración de photomixers, basado en un reflector elipsoidal. Aunque no se ha conseguido un dispositivo operativo, los principales problemas son tratados, una serie de reglas de diseño son propuestas y las futuras líneas de trabajo son detalladas. Ello ha sido desarrollado en el marco del Proyecto TERALINKS.

The constant growth in the demand for data rates in wireless networks leads to a continuous increase in the amount of resources allocated per user. This is translated to a continuous demand for more bandwidth. Terahertz range has been gaining attention dramatically for its potential applications, among which high data rate communications can be found. However, one of the limiting drawbacks of this frequencies is the difficulty of generating power from efficient THz sources. One of the most recurrent approaches is photomixing, in which two optical signals are mixed in a photodiode to generate terahertzes. However, this techniques carry a series of issues that must be solved, such as efficient coupling of the terahertz energy and efficient illumination. For this reason, a novel concept for integrating a THz-generating photomixer, based on an ellipsoidal reflector, is presented in this work. Although a fully operational device has not been achieved, all the main issues are addressed, design guidelines are provided and future lines of work are drawn. This has been developed in the framework of the TERALINKS project.