Giriş Giriş Giriş
Modern optik iletişim sistemleri, son derece zayıf optik pulslardan sinyalleri doğru bir şekilde kurtarabilecek alıcıları talep ediyor. Birçok yüksek hassasiyet alıcının kalbinde avanalanche fotodiode (APD), bir fotottör, iç kullanımları dış elektroniklerle karşılaşmadan önce fototları anlamak için iç kazanç sağlıyor. Bu içsel amplifikasyon mekanizması, APD tabanlı alıcılara standart p-i-n (PIN) ile kıyasla önemli ölçüde daha düşük düzeydeki iletişim sistemleri tasarlamakta ve geliştirmektedir.
Avalanche Photodiodes'un çalışma prensibi
Fotodetection and Carrier Generation
Herhangi bir fotodiode gibi, bir APD olay fotonları yarı iletken bir absürtle bölgeye fotoelektrik etkisi aracılığıyla elektron- dezenfeksiyona dönüştürür.Bir standart olarak, bir vektörelden daha fazla enerji ile foton absorbe edildiğinde, iletkenlik bandından bir elektronu hareket eden bir delikden ayrılmaya çalışır.Bu birincil taşıyıcılar, o zaman cihazın içine doğru uygulanan elektrik alanı etkisi altında sürüklenir. Standart bir diyotip, standart bir diyotalize edildiğinde, elektrik alanı standarttır.
Avalanche Multiplication Süreci
APD'nin tanımlama özelliği, elektronları azaltmak için çok daha yüksek bir tersyüzlü gerilim ile çalışır, özel olarak tasarlanmış bir multiplikasyon bölgesinde 105 V / cm'yi aşan bir elektrik alanı yaratır.Bu delikler, birincil elektronlar (veya delikler) çok fazla çoğalma ile bilinen, kristal lattice ile iyonize etmek için yeterince kinetik enerji kazanır, ikincil elektron delik çiftleri üretmek, yüksek çözünürlükte 10 binden fazla kontrole kadar sürebilir.
Anahtar Parametreleri: Kazan, Yükselme Gerçeği ve Aşırı Gürültü
Ortalama multiplikasyonu DÖRT:0)M) elektrik alan profilinin ve yarı iletken malzemeden oluşan elektron ve deliklerin iyonizasyon katlarının bir fonksiyonudur.Suçlu gerilimler, değiştirilebilir bir miktar iyonizasyon olayları gibi.[DDDDDDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ
APD Malzemeler ve Wavelong Ranges
Silikon APDs
Silikon ve delik iyonizasyon katları arasında oldukça fazla verimlilik sağlar, bu cihazlar 100 GHz'yi aşabilir ve kısa erişimli optik bağlantılarda yaygın olarak nmzdir. Silikon ve delik iyonizasyon katları arasında yüksek oranda asimetrik bir oran sunar.
GaAs APDs
Telekomünikasyon dalgaları için (1310 nm ve 1550 nm), inkütürde (GaAs) tercih edilen fotonlar için uygundur.InGaAs APDs, silikonda, yüksek gürültü faktöründen kaçınmak için ayrı bir absorpsiyon ve multiplikasyon ile tasarlanmıştır. ince InP multiplikasyon tabakası, uzun süreli yüksek alan bölgesinin arkasına uzanırken, InGaAsyalı metronun ve dB'lerin 10'u daha iyi sağlar.
Diğer Malzemeler
Almanium APDs tarihsel olarak 1.3 μm algılama için kullanıldı, ancak büyük ölçüde düşük karanlık akım nedeniyle InGaAs tarafından dikildi.In more Waves (2-5 μm), paracury kamium telluride (MCT) APDs, serbest uzaylı iletişim ve kızılötesi iletişim için geliştiriliyor.
APD vs. PIN Photodiode: Hassasiyet Karşılaştırması
Bir PIN fotodiode'nin temel avantajı, alıcının transimpedans amplitüdünündeki sinyali daha da artırıcı hale getirme yeteneğindedir (TIUM)
Avalanche Photodiodes
Shot Gürültü ve Dark Current
Tüm fotodiodes, şarj taşıyıcılarının ayrık doğası nedeniyle ses çıkarır. APD'de, atış gürültüsü sinyalle birlikte yapılır. Ek olarak, karanlık akım -şimdi ışık yokluğu - sıcaklık kontrol veya tünelleme. Karanlık akım aynı zamanda avans tarafından da genişletilir, düşük ışık seviyelerinde SNR'yi kötüleştirir, karanlık akımlar için, karanlık akım sıcaklık kontrolleri genellikle 10-100 nA'nın oda sıcaklığında, sıcaklık kontrolü veya önyargılar için gereklidir.
Aşırı Gürültü Faktörü
[[değiştir | kaynağı değiştir] [[değiştir | kaynağı değiştir] [[değiştir | kaynağı değiştir] [[değiştir | kaynağı değiştir] [[değiştir | kaynağı değiştir]
Signal-to-Noise Oranını İyileştirmek
APD alıcısı, QD'nin ürettiği sesin yüksek çözünürlükte olduğu gibi, [Dönetici] % 0,9'u [Dönetici] [Döneticileri) [Düzücükler için) [Düzücükler için) [Döneticileri/Fırdarlıkta) [Dönemli) [Düzücükler) [Düzücükler) [Düzücükler) [Düzücükler) [Düzücükler) [Döneticileri)
Gelişmiş APD Mimarileri
Ayrı Absiyon ve Multiplication (SAM) APDs
Erken APDs'lerde, akrep ve multiplikasyon aynı bölgede meydana geldi, yüksek karanlık akıma ve zayıf gürültü performansına yol açıyor (genellikle elektronlar) yüksek alana giriyor. SAM yapısı hem de aşırı gürültüyü azaltarak başlatılan rastgele multiplikasyonu yer alıyor.GaAs APDs bir SAM tasarımı InP ile bir multiplikasyon katmanı benimsemektedir.
Resonant Cavity APDs
İnce absorpsiyon tabakalarında kuantum verimliliğini artırmak için, resonant cavity APDs (RC-APDs) neredeyse tüm olayları absorbe ederken, yüksek bant genişliğine izin veren ve ayrıca ikincil taşıyıcıların normal olarak üretilen karanlık bant genişliğinden daha düşük olasılıklarını azaltır.
Geiger-mode APDs
Bu tek foton kuşluk boşluğunun üzerinde önyargılandığında, APD, bireysel fotonların tespiti, etkin bir şekilde giderilmesi gereken bir öz-sürekli avalanı diyotları (SPADs) sergileri, her bir algılamadan sonra (10-107, s) ve sonra kilit taşıyıcılar için gerekli olan kuantum anahtarı (QKD) ısıtılır.
Avalanche Photodiodes
Uzun-Haul Fiber Optik İletişim
Yoğun dalga boyun eğlendiricisi binlerce kilometre boyunca, dağıtım için sinyal işleme (DWDM) veya daha az. APD tabanlı alıcılar, maliyetle bağlantılı metro ve erişim ağları için gerekli olan 10 / 12'yi korumak için gerekli hassasiyetleri sağlar. Örneğin, 10 Gb / APD alıcıları yaklaşık 6 dB'ye ulaşırlar.
LIDAR ve 3D Sensing
Otomotiv LIDAR sistemleri, uzun menzilli (200+ metre) algılama için yansımaları tespit etmek için gereklidir.APDS'lerin yüksek iç kazanımı sağlar.Spektif lazerler, göz güvenliği endişelerini azaltırken, APD'lerin lineer modu, hedeflilik tahminleri için analog bilgiler sağlarken, APD'lerin yüksek oranda artışları için kullanılabilir.APD'lerin sağladığı yüksek oranda, APD'lerin lineer modu, düşük maliyetli devreleri azaltır.
Kuantum Kriptografi ve Single-Photon Tespit
Kuantum anahtar dağılımı, tek fotonları optik fiber üzerinde iletmeye yardımcı olur, güvenli bir kriptografik anahtar oluşturmak için. Geiger modunda çalışan APDsler, QKD için en pratik dedektörleridir. 100 ps'in altında jitterlere rağmen, daha yüksek anahtar oranları elde etmek için.
Tıbbi Görüntüleme ve Biyofotoziği
Foton-saygılı CT tarayıcıları ve arka plan (SiPM) emisyonu (PET), APD serisi, yüksek foton algılama verimliliğini sağlamak için zaman ayarlı (TOF) verilerinin görsel rezasyonunu geliştiren bilgilerdir. Silikon fotomultipliers (SiPM), koreasyon tespiti ve floresans korelasyonelasyonelasyonları, yüksek foton algılama verimliliğinin yüksek olması nedeniyle tıbbi görüntülemede zayıftır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Avalanche fotodiodes, elektronik gürültüde aksi takdirde, SAM ve rezonans gibi gelişmiş cihaz mimarisinin tespiti ve Geiger modundaki operasyon, 10 Gb / telekom alıcısına karşı her türlü ölçümde daha fazla hassas olan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte veya daha hassas bir şekilde kontrol edilebilirliği için gerekli olan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan bir çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan bir şekilde kontrol edilebilirliği kontrol eder.
Daha fazla okuma için, bkz.D:0)Thorlabs' APD teknik notlar[D][/FONT=2}Hamamatsu'nın APD ürün bilgileri) için kapsamlı bir karşılaştırma PIN ve APD alıcıları mevcuttur.).IEEE kağıdı “Receiver Hassasiyet APD ve PIN ve dedektörleri”).