Giới thiệu về ảnh chụp trong bộ nhận quang phổ

Hệ thống liên lạc quang học dựa vào các bộ phát hiện ảnh để chuyển đổi các tín hiệu ánh sáng thành dòng điện. Hai kiểu phát hiện ảnh chiếm ưu thế là các bản photodiodes và photodiodes (APD). Bài này so sánh cấu trúc, thao tác và hiệu suất của chúng để giúp chọn những thiết bị phát hiện thích hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau. Hiểu được những thành phần này là thiết yếu để thiết kế bộ thu quang học hiệu quả trong tP, cảm biến và xa hơn thế.

Bản đồ điện tử PIN

Cấu trúc và làm việc

Các lớp ảnh chụp có cấu trúc lớp bao gồm một vùng dạng p có độ phân chia lớn, một lớp bán dẫn (tách bán dẫn) và một lớp n kiểu n. Lớp bên trong mở rộng khu vực bị cắt giảm, cho phép photon có khả năng hấp thụ cao. Khi photon có năng lượng lớn hơn lớp bán dẫn này, chúng tạo ra các cặp electron. Các thiết bị này bị quét qua các thành kiến được áp dụng, tạo ra tỷ lệ ảnh tương ứng với năng lượng quang học. Độ lệch tương ứng thấp, 20 và kết hợp thường với mỗi cặp điện tử, tạo ra một kết quả tối thiểu electron, tạo ra một kết quả điện tử.

Thuộc tính khoá

  • Tốc độ cao ): bandth quá 40 GHz do thời gian đi lại ngắn trong nội địa.
  • [FLT: 0] tiếng động ): không có tiếng ồn nhân, chỉ có tiếng ồn nhiệt và tiếng ồn nhiệt, cho phép tỷ lệ tín hiệu cao để âm thanh.
  • khuynh hướng ): yêu cầu điện áp tối thiểu, đơn giản hóa thiết kế cung cấp điện và giảm năng lượng tiêu dùng.
  • Matvetes ): Silicon for icons mơ hồ (400-100 nm) và indium idium ragide (InGaA) for pre-nrarred [900-700 nm) được dùng trong sợi quang. Để xem ditinode Wikipedia [FLT] trang ).

Name

Cấu trúc và phép nhân

AD cũng tính năng cấu trúc p- i nhưng bao gồm một vùng có độ cao độ, nơi mà tác động i-on hóa quang hợp ảnh hiện thời. Khi một photon tạo ra một cặp lỗ điện tử chính, các tàu chở hàng tăng tốc trong trường điện tử, đạt đủ năng lượng để tăng cường các nguyên tử khác. Điều này tạo ra các cặp thứ hai, dẫn đến hiệu ứng nhân cao hơn. Tính năng tăng trưởng từ 10 đến 1000, phụ thuộc vào sự thiên vị và thiết kế thiết kế. AD đòi hỏi độ lớn hơn, thường là 100 vôn, nhiệt độ nhạy cảm, cần tăng cường điện tử bổ sung. Điều này sẽ tăng độ nhạy từ các vòng tuần hoàn trong tiến trình nhân lên độ.

Name

Yếu tố tiếng ồn vượt quá, được đặc trưng bởi giá trị k (rai của hệ số eonization cho electron và lỗ), xác định hiệu suất nhiễu. Hạ K- giá trị kết quả là nhiễu, và vật liệu như InAlAs và SiGe được tối ưu hóa để đạt được điều này. Mặc dù nhiễu, APD có thể phát hiện ra các tín hiệu quang học yếu, không thể phân biệt được với tiếng ồn trong ảnh chụp PIN, làm cho chúng cần thiết cho hệ thống dài và sao photon. Để đọc thêm, đọc [FA: 0] ảnh chụp ảnh Wikipedia [FA].

Phân tích đối chiếu: PIN chống lại. APD

Độ nhạy và độ nhạy

Độ tương phản đo độ phóng xạ hiện thời của mỗi biến cố quang học đơn vị. Đối với điểm tương ứng với điểm ảnh, tính năng lượng lượng tử, thường là 0.5 đến 1. W cho InGaAs tại 1550 nm. APD hiệu quả được tăng lên bởi yếu tố thu thập, có khả năng là 100 A/W. Độ nhạy tối thiểu, sức mạnh thị giác có thể phát hiện được, là khoảng 10 dB tốt hơn cho AD. Lấy dạng một hệ thống nhận tín hiệu cao hơn. Lấy dạng gbSPD có thể đạt được -28 dB, so với -18BBm. Tính năng này là sự khác biệt quan trọng đối với ngân sách chặt chẽ, như là một hệ thống có thể được thảo luận với các hệ thống có hạn định sẵn [FT]

Băng thông và tốc độ

Các thiết bị định tuyến ảnh (PIN photodiodes) thường cung cấp các băng thông cao hơn vì thời gian truyền tải là ngắn và không có sự chậm trễ nhân. Thiết bị giao thông PIN vượt quá 40 GHz, hỗ trợ tỷ lệ dữ liệu tăng lên đến 100 Gbps và hơn nữa. APD có băng thông thấp hơn thời gian cần thiết cho phép nhân và nhiều đường dẫn khác, thường là 1 đến 10GHz, mặc dù các thiết kế tiên tiến có thể đạt đến 20 GHz. Đối với ứng dụng tốc độ cao hơn 40 GBps, PINdiodes thường được ưa thích hơn.

Hiệu suất nhiễu

Diodes hiển thị âm thanh thấp hơn khi thiếu tiếng ồn nhân. Nguồn nhiễu điện hậu bao gồm nhiễu chụp từ các nhiễu ảnh hiện thời và nhiệt từ các vật chứa tải. Âm thanh APD được phóng to cùng với tín hiệu, và yếu tố nhiễu dư tăng toàn bộ. Các tần số tín hiệu để giảm cường (SNR) có thể được tối ưu hóa bằng cách chọn sự thu hút và điện áp thích hợp. Đối với hệ thống tăng tốc độ cao, hệ thống quang hợp âm thanh chuyển đổi thấp (TIAs) giúp giảm cường độ ồn

Độ phức tạp và độ đa dạng của hai giai đoạn

Các diode hoạt động ở mức độ thiên vị thấp; 5- 20 V) với mức tiêu dùng điện năng không đáng kể, đơn giản hóa thiết kế cung cấp điện năng. APDs yêu cầu sự thiên vị cao (50-200 V) và thường bù đắp nhiệt độ để ổn định sự tăng cường, tăng độ phức tạp và chi phí. Môđun tích hợp với các bộ điều chỉnh có sẵn nhưng tăng kích cỡ toàn bộ hệ thống và giảm cường lực. Đối với thiết bị pin hoặc kết hợp, PIN photodiodes là có lợi.

Những ứng dụng trong hệ thống liên lạc quang

Liên kết dữ liệu cao cấp với trình chiếu ảnh PIN

Ảnh chụp là sự lựa chọn chuẩn cho các đường liên kết ngắn đến y tế với ngân sách rộng rãi. Chúng được dùng trong 10 ngân sách liên kết rộng rãi. Trong mạng nội soi và truy cập Gigabit Ethernet (10GBASE-SR/LR/ER), 40 Gbps, và 100 Gbps hệ thống tương ứng với các dây cáp quang hoặc chuỗi sóng âm (WDM). Trong mạng lưới nhận dạng và truy cập, các thiết bị nhận dạng mã hoá với thiết bị trợ giúp có tác động cao. Độ lớn và độ méo móm của chúng cũng làm cho chúng phù hợp với các liên kết quang tương tự, như hệ thống radio. Hơn nữa, hỗ trợ các hệ thống quang học đa dạng tuyến tính năng cao trong các trung tâm dữ liệu.

Hệ thống hỗ trợ dài và nhạy cao với AD

AD vượt trội trong hệ thống liên lạc dài, bao gồm cáp tàu ngầm và mạng lõi, nơi điện toán học bị giảm mạnh. Chúng cũng được dùng trong hệ thống liên lạc quang học tự do (FSOC) và LIDAR (phát hiện rõ ràng và REM) để phát hiện sự phản ánh yếu. Trong các số lượng thời gian quang học (OTDR), các ADD hoạt động lại khả năng phát hiện các tín hiệu bị phá vỡ trên các dây chuyền dài. Số lượng AD, được áp dụng trong chế độ lượng tử, trong việc phân phối (K-D) và độ cao độ ảnh chụp ảnh cao nhất cho phép truyền tải các khoảng cách không được phát hiện.

Name

Khi thiết kế một bộ nhận dạng quang học, kỹ sư đánh giá mức độ dữ liệu, ngân sách liên kết, độ chịu đựng nhiễu và chi phí. Đối với liên kết với các lề điện tử, PIN ảnh cung cấp đơn giản và giá thấp. Đối với ứng dụng có tốc độ thấp, nhạy cao, các ứng dụng nâng cao, các tùy chọn này cung cấp tối ưu. Lỗi trước (FEC) có thể thư giãn các yêu cầu độ nhạy cảm, ưu tiên các giải pháp PIN. Trong phần mềm định vị bị ngắt cho mạng quang học thụ động (PON), AD cung cấp ứng các ứng năng lượng động lớn. Việc tạo tiêu chuẩn như 800 ipsGPPPPPPPPEPT.ET.ET.S. Có thể sử dụng khả năng xử lý tín hiệu nâng cao các thiết lập tính năng cân bằng, và quản lý năng cân bằng ngân sách.

Những hướng đi tương lai trong ngành công nghệ phát hiện ảnh chụp

Nghiên cứu tiếp tục cải thiện cả hiệu suất PIN và APD. Đối với hệ thống định vị PIN, nỗ lực tập trung vào việc tăng băng thông bằng các vật liệu như đồ thị và giảm dòng tối. Trong AD, mục tiêu bao gồm nhiễu quá mức trong khi duy trì lợi nhuận cao qua các vật liệu như SiGe, InAlAs, và III- V. Việc phân chia các hợp chất kết hợp, tính năng lượng, tính toán và phép nhân (ACMMM) tăng hiệu suất. Hiệu suất ảnh điện tử trượt tuyết đơn (P) đang tăng cao cho các vật liệu lượng lượng lượng lượng tử và thời gian. Trong phần mềm phát hiện các hợp chất ảnh bằng ảnh điện tử, các thiết bị phát hiện trên nền tảng ảnh điện tử, thiết bị chuyển đổi màu sắc màu, các thiết bị quét tìm thông tin thiết bị định dạng dạng nhỏ.

Kết luận

Hình thu nhỏ và ảnh chụp trượt tuyết là những thành phần cơ bản trong bộ thu quang học, mỗi bộ cung cấp những ưu điểm riêng biệt. Diode PIN cung cấp tốc độ cao, nhiễu thấp và đơn giản cho ứng dụng có độ cao, tốc độ thấp thấp, tốc độ thấp. APD cung cấp độ nhạy cảm cao hơn với chi phí cao hơn và độ phức tạp cho hệ thống góc xa và đỉnh photon. Tùy chọn về mức độ yêu cầu cụ thể như liên kết dữ liệu, ngân sách và chi phí. Khi công nghệ tiến hóa, cả hai loại tiếp tục đẩy các ranh giới của khả năng giao tiếp quang học.