Transcript fotodioda PIN RCE

Przykłady zastosowania RCE
Wyk. ilek
Co to jest Wnęka Rezonansowa?
• Wnęka Rezonansowa - zwykle zamknięta
(lub prawie zamknięta) komora z metalu o
dobrym przewodnictwie (najczęściej miedź,
często posrebrzona), aby zmniejszyć straty
energii.
Wnęka rezonansowa dla studenta WEMiF-u
• RCE - czyli struktura z rezonansowym
wzmocnieniem wnękowym
• zamiast pełnego pudła jak to ma miejsce
w generatorach mikrofalowych są dwie
ścianki, które są lustrami dielektrycznymi,
z uwagi na to że metalowe dawałyby zbyt
duże straty.
Struktura RCE
• Jednowymiarowa, planarna wnęka półprzewodnikowa
składa się z rezonatora Fabry-Perot_a umieszczonego
pomiędzy dielektrycznymi zwierciadłami
Braggowskimi(DBR).
• Wnęka rezonansowa powinna mieć długość równą
całkowitej wielokrotności połowy długości fali w danym
ośrodku λ=k(λ/2). W przyrządach RCE
następuje zwiększenie efektywności kwantowej
związania z rezonansem dla określonej długości fali.
• Parametr k powinien być mały (k=1, 2, 3, 4, 5…).
Przykładowa budowa RCE
Model of a RCE photodetector.
Przyrządy RCE
Źródła światła:
• -RCE LED
• -Laser typu VCSEL
Detektory:
• -Diody Schottky’ego
• -Diody p-i-n RCE
• -Diody APD
• -Detektory MSM
• -Detektory na strukturze VCSEL
RC LED – diody z mikrownęką rezonansową
Zalety:
● mniejsza szerokość
połówkowa widma
● zwiększona intensywność
światła
● bardziej kierunkowa
charakterystyka
emitowanego światła
RC LED – diody z mikrownęką rezonansową
Lasery typu VCSEL
● łatwiejsze sprzęganie z
światłowodami
● mniejszy prąd progowy
● zmniejszenie obszaru
czynnego
VCSEL cd.
VCSEL cd.. Labolatorium SANDIA
LED vs VCSEL
Parametr
LED
VCSEL
emisja spontaniczna
emisja wymuszona
FAZA CZĄSTEK
niekoherentne
koherentne (w t i x)
POLARYZACJA
przypadkowa
linearna
CZAS WZBUDZENIA
1 – 100ns
< 1 – 100ns
MOC WYJŚCIOWA
10 – 50 uW
1 – 1000mW
MODULACJA
3 – 350MHz
> 350MHz
WPŁYW TEMP.
Zwiększa dł. fali o
0.6nm/’C
Zwiększa dł. fali o
0.25nm/’C
REKOMBINACJA
PROMIENISTA
DETEKTORY
•
•
•
•
•
-Diody Schottky’ego
-Diody p-i-n RCE
-Diody APD
-Detektory MSM
-Detektory na strukturze VCSEL
Diody Schottky'ego RCE
• Ze względu na cienki obszar
czynny takiego detektora,
może on pracować przy bardzo
dużej częstotliwości sygnału
>100GHz
• Wadą tego rozwiązania jest
niska sprawność kwantowa
diody
fotodioda PIN RCE
• Diody te osiągają dużo większe
sprawności kwantowe od diod
Schottky'ego lecz nie pracują przy tak
dużych częstotliwościach
• Częstotliwość pracy tych diod sięga
20GHz
fotodioda PIN RCE - Konstrukcja
Charakterystyki spektralne diod PIN wykonanych
z różnych materiałów półprzewodnikowych
Diody APD
• Bazują na efekcie powielania
lawinowego w obszarze
czynnym pod wpływem pola
elektrycznego
Charakterystyki spektralne diod lawinowych (APD)
wykonanych z różnych materiałów półprzewodnikowych
Detektory MSM
• Działają podobnie jak diody
lecz ich implementacja jest
planarna
• Elektrody palczaste to warstwa
metaliczna
• O max. częstotliwości pracy
decyduje m.in.odległość
pomiędzy „palcami”
MSM - przykłady
Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych - wawa
projekt detektora MSM
Sposób montażu detektora w
oprawce mikrofalowej
Detektory na strukturze VCSEL
• Od lasera różni się mniejszą ilością warstw górnego zwierciadła.
Detektory na strukturze VCSEL
● duża sprawność kwantowa
Zalety przyrządów RCE
•
•
•
•
•
•
zmniejszenie grubości obszaru czynnego
wzrost sprawności kwantowej
wzrost szybkości działania
znaczne zwiększenie selektywności
wzrost kierunkowości emisji
w szerokim zakresie niezależność
szerokości
• połówkowej widma od napięcia polaryzacji
Wady
• Duży koszt produkcji detektorów RCE
• Wytwarzanie luster wymaga dużej precyzji
Bibliografia
•
APPLIED PHYSlCS REVIEWS, Resonant cavity enhanced photonic devices,
•
Applied Physics Reviews, 01.03.1995 RCE photonic devices,
•
Applied Physics Letters, Vol. 75 number 18 1999
GaUnNAs resonant-cavity-enhanced photodetector operating at 1.3 μm,
•
Diploma project winter 2002/2003, Bjorn Poell, Boston University
Electronic Interface For RCE-based Optical Wavelenght Detector,
•
http://www.invocom.et.put.poznan.pl/~invocom/C/P1-9/swiatlowody_pl/p11_6_6.html
•
http://www.ifpan.edu.pl/grant_spr/sprawozd1.html
•
http://www.siecioptyczne.pl/artykuly/lasery-vcsel-podstawowe-informacje