Bandbreet a Reaktiounsfäegkeet vum Photodetektor

Bandbreet a Reaktiounsfäegkeet vunFotodetektor
Beim AuswielenInGaAs Photodetektor, jidderee wëll déiselwecht Spezifikatiounen: Bandbreet iwwer 10 GHz an Reaktiounsfäegkeet iwwer 0,9 A/W. Nodeems ech am Datenhandbuch gebliedert hunn, hunn ech festgestallt, datt dës zwou Zuelen ni um selwechten Apparat optrieden. D'Reaktiounsfäegkeet bei héijer Bandbreet ass nëmmen 0,5 A/W oder nach méi niddreg, an d'Reaktiounsfäegkeet bei héijer Reaktiounsfäegkeet ass nëmmen e puer honnert MHz. Dëst ass kee technescht Problem mam Hiersteller - Bandbreet a Reaktiounsfäegkeet si physikalesch inherent widderspréchlech, an Dir kënnt et net op béide Weeër hunn.
Bandbreet a Reaktiounsfäegkeet sinn en inherenten physikalesche Widdersproch, deen am kritesche Parameter vun der Déckt vun der Absorptiounsschicht baséiert. D'Erhéijung vun der Déckt vun der Absorptiounsschicht kann d'Quanteeffizienz verbesseren (doduerch d'Reaktiounsfäegkeet erhéijen), awer et wäert d'Transportzäit vun de Ladungsträger verlängeren (doduerch d'Bandbreet reduzéieren); ëmgekéiert. Dofir kënnen am Design vun engem Standard-PIN-Fotodetektor déi zwee net gläichzäiteg erreecht ginn an e Kompromëss muss gemaach ginn.
Plang fir Duerchbroch an der Industrie:
Den Artikel stellt dräi High-End technologesch Léisunge vir, déi dëse Widdersproch duerchbriechen sollen:
Wellenleiterdetektor (WGPD): Entkoppelt d'Ausbreedungsrichtung vum Liicht vun der Driftrichtung vun de Ladungsträger a kann gläichzäiteg eng héich Bandbreet (>40 GHz) an eng héich Reaktiounsfäegkeet (>0,9 A/W) erreechen, awer de Prozess ass komplex an d'Käschte si héich.
Unidirektionalen Trägertransport-Fotodetektor (UTC-PD): Hie benotzt nëmmen Héichgeschwindegkeetselektronen fir Drift, eliminéiert d'Transitzäitbeschränkung vu Lächer mat niddreger Geschwindegkeet, kann extrem héich Bandbreet (> 100 GHz) erreechen a gëtt dacks an Héichgeschwindegkeetskommunikatioun an Terahertz-Felder benotzt.
Resonant cavity enhanced photodetector (RCE): Andeems eng optesch Resonant cavity benotzt gëtt fir d'Liichtabsorptioun an enger dënner Absorptiounsschicht ze verbesseren, kann een d'Quanteeffizienz verbesseren, während eng héich Bandbreet erhale bleift, awer d'Betribsbandbreet (Spektralberäich) ass ganz enk.
Virschléi fir d'Projetauswiel:
Kläert d'Prioritéit vun den Ufuerderungen: Als éischt, bestëmmt déi minimal Bandbreetufuerderung fir de Photodetektor op Basis vun der Systemsignalbandbreet (mat enger Marge vun 3), a wielt dann de Modell mat der héchster Reaktiounsfäegkeet ënner dëser Bedingung.
Op d'Indikatoren um Systemniveau oppassen: Bei der Evaluatioun vum Photodetektor sollt op d'Rauschgläichkraaft (NEP) an d'Systemempfindlechkeet opgepasst ginn, net nëmmen op d'Reaktiounsfäegkeet, well eng héich Reaktiounsfäegkeet mat héijem Rauschen begleet ka ginn.
IwwerleetAPD-Fotodetektora Szenarie mat gerénger Leeschtung: Wann d'Leeschtung vum afalen Liicht ganz niddreg ass (z. B. <-30 dBm), kann den internen Verstärkungsmëttel vun der Lawinenphotodiod (APD-Fotodetektor) benotzt ginn, fir de Manktem u Reaktiounsfäegkeet ze kompenséieren, awer et sollt op säin iwwerschëssege Rauschen opgepasst ginn.
Wiel vu WGPD mat héijen Ufuerderungen an engem héije Budget: Wann de System souwuel eng héich Bandbreet (>20 GHz) wéi och eng héich Reaktiounsfäegkeet (>0,8 A/W) erfuerdert, kënnen Standard-PIN-Detektoren d'Ufuerderungen net erfëllen, an dofir sollten direkt Wellenleiter-Detektoren (WGPD) berécksiichtegt ginn.
Schlussfolgerung:
Den Ofwägung vun der Bandbreetreaktiounsfäegkeet vum StandardPIN-Fotodetektorass eng inherent kierperlech Limitatioun. Fir se wierklech ze duerchbriechen, ass Innovatioun an der Apparatstruktur néideg, fir de Liichtabsorptiounswee kierperlech vum Transitwee vum Träger ze trennen. High-End-Léisunge hunn exzellent Leeschtung, awer héich Käschten, dofir ass et an der Ingenieurspraxis ëmmer nach néideg, e Kompromëss tëscht spezifeschen Uwendungsszenarien, Leeschtungsufuerderungen a Budgets ze maachen.