مقدمة

ويحتاج نظام الاتصالات البصرية الحديث إلى أجهزة استقبال يمكنها أن تسترد بدقة الإشارات من نبضات بصرية ضعيفة للغاية، وفي قلب العديد من أجهزة الاستقبال ذات الحساسية العالية تكمن في نظام " أفالانشي " للتصوير الضوئي، وهو جهاز شبه موصل يستغل المكاسب الداخلية في التوسع في التصوير الضوئي قبل أن يصادف الإلكترونيات الخارجية، وهذه الآلية الداخلية لتصنيف المواد الضوئية التي تُستخدم في إنتاجها.

مبدأ التشغيل في أفلانشي فوتوديوديس

تشخيص الصور وجيل الناقل

فمثل أي جهاز تصويري، يقوم جهاز تسجيل الدخول بتحويل صور الحوادث إلى أزواج للثقوب الكهربائية من خلال التأثير الفلكي في منطقة الاستيعاب شبه الموصلات، وعندما يتم استيعاب صورة لها طاقة أكبر من الضمادات، فإنه يبث إلكترون من نطاق الورم إلى فرقة الوصل، ويترك خلفها فتحة، ثم تنحرف هذه الناقلات الرئيسية تحت تأثير حقل كهربائي مطبق على الجهاز.

عملية التكرار في منطقة ألفالانتشي

The defining control feature of an APD is that it operates with a much higher reverse bias voltage voltage, creating an electric field exceeding 105 V/cm in a specially designed multiplication region. Under such intense fields, primary electrons (or holes) gain enough kinetic energy between collisions with the Belgian latti design to ionize bound electrons, generating secondary electron-hole couples.

البارامترات الرئيسية: Gain, Breakdown Voltage, and Excess Noise

(أ) [الزيادات المتعددة] [الضجيج FLT:0]M] هي وظيفة من وظائف المواصفات الميدانية الكهربائية ومعاملات التأيين في المواد شبه الموصلية، حيث إن التحيز يقترب من الفولطية التي يُحدثها [الرقم القياسي: 3] [الضوضاء الخافتة]

مواد ووافلنغث راندغ

Silicon APDs

وتُستخدم أقراص الوصل الإلكترونية على النحو الأمثل للطيف المرئي والتقريبي (400-1100 نانوغرام) كما تقدم السيليكون نسبة غير متماثلة إلى حد كبير بين معامل التوحيد الكهربائي ومعاملات التأيين في الحفر، مما يؤدي إلى انخفاض في عوامل الضوضاء، ويمكن لهذه الأجهزة أن تحقق منتجات ذات نطاق ربح يتجاوز 100 جيهرتز، وتستخدم على نطاق واسع في عمليات الوصلات النسيجية الضوئية القصيرة المدى، وكشف عن الأشعة الليزرية، وكشف عن الفوائد المنخفضة.

InGaAs APDs

أما بالنسبة للخطوط الموجية للاتصالات السلكية واللاسلكية (1310 nm and 1550 nm)، فإن الأرسينيد الصخري (InGaAs) هو المادة التي تختارها، حيث أن نظم الإرساليات المزودة بمقياس للجرعات المزودة بمقياس للتشذيب والتكرار هي التي تُصمم بطريقة منفصلة لتجنّب التيارات الضارة.

مواد أخرى

وقد استخدمت أقراص الادايين الميثان تاريخياً لكشف 1.3 ميكروم، ولكنها كانت تُخطط إلى حد كبير من قبل شركة إنغا آس بسبب انخفاض التيار المظلم، وبالنسبة للخطوط الموجية الطويلة (2-5 ميكروم)، يجري تطوير أجهزة لاستبدال الكادميوم الزئبقي من أجل الاتصالات البصرية ذات الحساسية في الفضاء، وأجهزة التلقيم المميت.

APD vs. PIN Photodiode: A Sensitivity Comparison

(أ) الميزة الأساسية لـ [م أ] [م أ] من خلال جهاز استشعار بالأشعة والإشعاعية، وهي: [م أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ) في القدرة على تكبير [م-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ-أ]

Noise in Avalanche Photodiodes

ضوئية وضبابية

وفي حالة وجود ضوضاء على جميع أجهزة التصوير الضوئي، فإن هذه الضوضاء تضاعفت إلى جانب الإشارة، بالإضافة إلى أن التدفقات الحالية المظلمة في غياب محطات ضوئية من الناقلات المولدة حرارياً والنفق، كما أن الدارك المظلم يتضخم أيضاً بسبب ارتفاع المداهة، مما يزيد من سوء درجة الحرارة الحالية عند مستويات منخفضة.

فائض مصنع الضوضاء

[FT] plus novet:

تحقيق الحد الأمثل من نسبة الإشارة إلى الأرقام

[LT] Designing a APD receivemizing the bias voltage to maximize SNR. Increasing the gain amplifies both signal and shot noise grows faster. The optimum gain is when the APD’s multipliT noise dominates the TIA, and is given by M

المعمار المتقدم للرابطة

Separate Absorption and Multiplication (SAM) APDs

وفي حالات سابقة من حالات التكاثر، حدث الاستيعاب والتضاعف في نفس المنطقة، مما أدى إلى ارتفاع مستوى الضجيج الحالي والضعيف في نظم المواد حيث لا يهيمن نوع ناقل واحد على التأيين، ويضع هيكل حركة النقل البحري طبقة استيعاب ضيقة النطاق متاخمة لطبقة عريضة النطاق من التكرار، مع وجود طبقة كهربية ثابتة أو متطورة من حيث الحجم، ويكفل هذا التشكيل وجود ناقل واحد (عادة)

Resonant Cavity APDs

ولتحسين الكفاءة الكميّة في طبقات الاستيعاب الرقيقة، فإن أجهزة التليفزيون المترددة تدمج جهاز التصوير الضوئي في تجويف الفبري - بيروت، مما يجعل من المجازي التي تولدها الموجات المتولدة في المستقبل أقل، مما يتيح أن تكون طبقة الاستيعاب رقيقة إلى 100 نانو متر بينما لا تزال تستوعب جميع الصور الفوتوغرافية للفرقة، مما يقلل من الوقت الذي تولده في المستقبل.

Giger-mode APDs

وعندما تكون متحيزة فوق التحلل، تعمل وحدة التطوير والتطوير في حالة غيغر: فثمة صورة واحدة تحفز على استخدام مادة فلة ذاتية، ويجب أن تُحلى بصورة نشطة، وتُحدّد هذه الموجات من الفوتولينشيات الوحيدة من المكسب يتراوح بين 106 و107، مما يتيح الكشف عن كل محركات التصوير المرئية.

التطبيقات الرئيسية لـ (أفالانشي فوتوديوديس)

الاتصالات البصرية الطويلة الأجل

وفي نظم التكثيف الموجي للقسم المتعدد الأبعاد التي تمتد آلاف الكيلومترات، تضعف القدرة البصرية للأجهزة النانوواتية أو أقل، وتتوفر أجهزة الاستلام القائمة على البيوت على أساس الاصطناعي الحساسية للارتقاء بمعدلات الخطأ البسيط دون 10-12 دون اللجوء إلى التأشيرات الضوئية، وتستعمل أجهزة الاستقبال الحديثة المتماسكة تجهيز الإشارات الرقمية، ولكن التعويض عن الارتداد.

LIDAR and 3D Sensing

وتحتاج نظم " ليدار " الآلية إلى الكشف عن انعكاسات الأجسام البعيدة ذات القوى البصرية المنخفضة لتمكين القيادة المستقلة، وتُستخدم صفائف " سيليكون " (Silicon APD) على نطاق واسع في مضمار الضوء، بينما تُنشر أجهزة تحديد المواقع في إطار " إنغا إي آر " (As) في مسح النطاق البعيد (200+ متر) للكشف عن البيانات، كما أن ارتفاع المكاسب الداخلية للأجهزة المضادة للأجهزة يمكن أن تُستخدم باستخدام أجهزة لاسقاط الترددات ذات الترددية ذات القدرة المنخفضة، مما يقلل، مما يقلل من حيث يُ من حيث تُصْتُصُصُصُصُل من حيث القدرة على الترددات.

شفرات الكينتوم وكشف عن هوية الفرد

ويعتمد التوزيع الرئيسي للكاينت على نقل صور واحدة على الألياف البصرية لإنشاء مفتاح مأمون للبريد، أما المبيدات الحشرية العاملة في طريقة جيجر فهي أكثر أجهزة الكشف العملي عن الديوكسينات الكهرومائية في خطوط الموجات الترددية للاتصالات، وعلى الرغم من الحاجة إلى التبريد والتصفيق، فإن أجهزة الإرسال تعمل في المستقبل تحقق كفاءة الكشف عن الكميات التي تقل عن 225 كيلو مترا.

التصوير الطبي والفيزياء الحيوية

وفي أجهزة المسح الضوئي وتصوير الانبعاث الافتراضي، تتيح صفائف البيوتادايين السداسيين، بالإضافة إلى أجهزة الاستنشاق، معلومات عن وقت التحليق، وهي معلومات تحسن إعادة بناء الصور، كما أن المضاعفات الضوئية للأشعة السيليكونية (الآليات) - وهي أشعة للأجهزة الاصطناعية - وهي الآن تُستخدم في أجهزة الكشف عن الأشعة المغنطية في أجهزة الكشف عن الأشعة.

خاتمة

ويظل جهاز التصوير الفوتوغرافي الهولندي يمثل تكنولوجيا أساسية لتعزيز حساسية أجهزة الاستلام البصرية عبر مجموعة واسعة من التطبيقات، إذ يتيح، من خلال عملية التكاثر الفموي، كشف الإشارات الخفيفة التي ستفقد في الضوضاء الإلكترونية، ويحتفظ الإبداعات الكيميائية، والهيكلات المتقدمة للأجهزة مثل الكيماوية والثبات الصوتية، ويستمر العمل في تصميم نظام غيغر

For further reading, see Thorlabs’ APD technical notes and Hamamatsu’s APD product information. A comprehensive comparison of PIN and APD receivers is available in IEE paper “Receiver Sensitivity]