光電二極管太赫茲混頻器，將光學(xué)技術(shù)與微波射頻技術(shù)相結(jié)合，基于光電效應(yīng)產(chǎn)生太赫茲波，是太赫茲通信系統(tǒng)的核心器件之一。
　　隨著萬物互聯(lián)、人工智能產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)產(chǎn)生量爆發(fā)式增長，推動無線通信技術(shù)向超高傳輸速率、超大容量方向發(fā)展，太赫茲通信受到關(guān)注，其憑借大寬帶、寬帶可調(diào)諧、大容量、高速度、高穿透性、高安全性等優(yōu)點，成為6G移動通信的核心技術(shù)之一，也可以用于星間/星地通信、數(shù)據(jù)中心通信等方面。
　　太赫茲（THz）波頻段范圍是0.1-10THz，除無線通信領(lǐng)域外，還可以應(yīng)用在傳感、探測、成像、檢測等方面。太赫茲波產(chǎn)生利用太赫茲混頻器，包括電子學(xué)方案、光子學(xué)方案兩條技術(shù)路線。光電二極管太赫茲混頻器是光子學(xué)路線，單行載流子光電二極管（UTC-PD）是最具代表性的產(chǎn)品。
　　在太赫茲通信系統(tǒng)發(fā)射端，光電二極管（PD）產(chǎn)生太赫茲波，再由天線將太赫茲波發(fā)射出去，實現(xiàn)信息傳遞。單行載流子光電二極管（UTC-PD）通過能帶設(shè)計實現(xiàn)載流子單向傳輸，具有超高傳輸速率、超大寬帶、高輸出功率、高響應(yīng)速度、易于集成化等優(yōu)點，是理想的太赫茲混頻器選擇之一。
　　與太赫茲光電導(dǎo)混頻器（另一種基于光子學(xué)路線的太赫茲混頻器）相比，光電二極管太赫茲混頻器具有光電導(dǎo)增益大、耐熱效應(yīng)好、可回避叉指電極高壓易擊穿問題等優(yōu)點；與普通的pin-PD相比，單行載流子光電二極管（UTC-PD）具有響應(yīng)速度快、適應(yīng)大電流、可過飽和狀態(tài)工作、高頻特性好、熱效應(yīng)好等優(yōu)點。
　　單行載流子光電二極管（UTC-PD）最早由日本電信電話公司（NTT）提出，受到太赫茲通信技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注，但其輸出功率、帶寬等性能依然存在不足，技術(shù)研究仍在不斷深入。在全球范圍內(nèi)，包括日本、美國、歐盟、中國等在內(nèi)的多個國家和地區(qū)均在對PD/UTC-PD展開研究。
　　近兩年我國光電二極管太赫茲混頻器相關(guān)研究成果還在增多。2024年4月，華中科技大學(xué)團(tuán)隊基于鍺/硅（Ge/Si）材料體系設(shè)計了一種新型雪崩光電二極管，其增益帶寬積達(dá)到1THz以上，進(jìn)入太赫茲波頻段范圍，研究成果發(fā)表于《Nature Photonics》；2024年8月，清華大學(xué)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)研究了高性能探測器芯片、低損耗太赫茲薄膜電路和高速光電混頻模塊，成果以“寬帶改進(jìn)型單行載流子光電混頻器實現(xiàn)光子輔助太赫茲無線通信”為題發(fā)表于《Opto-Electronic Science》。