Lub hauv paus ntsiab lus thiab qhov xwm txheej tam sim no ntawm avalanche photodetector (APD photodetector) Ntu Ob

Lub hauv paus ntsiab lus thiab qhov xwm txheej tam sim no ntawmlub tshuab ntes duab av qeeg (APD photodetector) Ntu Ob

2.2 Cov qauv APD chip
Cov qauv tsim ntawm cov chips tsim nyog yog qhov lav tseem ceeb ntawm cov khoom siv ua haujlwm siab. Kev tsim qauv ntawm APD feem ntau xav txog RC lub sijhawm tas mus li, qhov ntes ntawm heterojunction, lub sijhawm thauj mus los ntawm tus neeg nqa khoom hla thaj chaw depletion thiab lwm yam. Kev txhim kho ntawm nws cov qauv tau muab sau ua ke hauv qab no:

(1) Cov qauv tseem ceeb
Cov qauv APD yooj yim tshaj plaws yog raws li PIN photodiode, thaj tsam P thiab thaj tsam N yog doped heev, thiab thaj tsam N-hom lossis P-hom doubly-repellant tau qhia rau hauv thaj tsam P lossis thaj tsam N uas nyob ib sab los tsim cov electrons thib ob thiab cov khub qhov, kom paub txog qhov amplification ntawm thawj photocurrent. Rau cov ntaub ntawv InP series, vim tias qhov cuam tshuam ionization coefficient ntau dua li qhov cuam tshuam electron ionization coefficient, thaj tsam nce ntawm N-hom doping feem ntau yog muab tso rau hauv thaj tsam P. Hauv qhov xwm txheej zoo tagnrho, tsuas yog qhov raug txhaj rau hauv thaj tsam nce, yog li cov qauv no hu ua qhov-txhaj tshuaj qauv.

(2) Kev nqus thiab nce yog qhov sib txawv
Vim yog qhov sib txawv ntawm InP (InP yog 1.35 eV thiab InGaAs yog 0.75 eV), InP feem ntau yog siv ua cov khoom siv thaj tsam nce thiab InGaAs ua cov khoom siv thaj tsam nqus.

(3) Cov qauv absorption, gradient thiab gain (SAGM) raug npaj tseg raws li
Tam sim no, feem ntau cov khoom siv APD lag luam siv cov khoom siv InP / InGaAs, InGaAs ua txheej nqus, InP nyob rau hauv lub zog hluav taws xob siab (> 5x105V / cm) yam tsis muaj kev tawg, tuaj yeem siv ua cov khoom siv thaj tsam nce. Rau cov khoom siv no, tus qauv tsim ntawm APD no yog tias cov txheej txheem avalanche yog tsim nyob rau hauv N-hom InP los ntawm kev sib tsoo ntawm cov qhov. Xav txog qhov sib txawv loj hauv qhov sib txawv ntawm InP thiab InGaAs, qhov sib txawv ntawm lub zog ntawm kwv yees li 0.4 eV hauv valence band ua rau cov qhov tsim nyob rau hauv InGaAs txheej nqus thaiv ntawm ntug heterojunction ua ntej mus txog InP multiplier txheej thiab qhov ceev tau txo qis heev, ua rau lub sijhawm teb ntev thiab bandwidth nqaim ntawm APD no. Qhov teeb meem no tuaj yeem daws tau los ntawm kev ntxiv txheej hloov pauv InGaAsP ntawm ob qho khoom siv.

(4) Cov qauv absorption, gradient, charge thiab gain (SAGCM) raug npaj tseg raws li
Yuav kom kho qhov kev faib hluav taws xob ntawm cov txheej nqus thiab cov txheej nce ntxiv, cov txheej them tau qhia rau hauv tus qauv tsim ntawm lub cuab yeej, uas ua rau lub cuab yeej ceev thiab teb tau sai dua.

(5) Resonator enhanced (RCE) SAGCM qauv
Hauv qhov kev tsim qauv zoo tshaj plaws ntawm cov khoom siv kuaj pom ib txwm muaj, peb yuav tsum ntsib qhov tseeb tias qhov tuab ntawm cov txheej nqus yog qhov tsis sib xws rau qhov ceev ntawm lub cuab yeej thiab qhov ua tau zoo ntawm quantum. Qhov tuab nyias ntawm cov txheej nqus tuaj yeem txo lub sijhawm thauj mus los ntawm tus neeg nqa khoom, yog li ntawd tuaj yeem tau txais bandwidth loj. Txawm li cas los xij, tib lub sijhawm, txhawm rau kom tau txais qhov ua tau zoo dua ntawm quantum, cov txheej nqus yuav tsum muaj qhov tuab txaus. Kev daws teeb meem rau qhov teeb meem no tuaj yeem yog cov qauv resonant cavity (RCE), uas yog, Bragg Reflector faib (DBR) yog tsim los ntawm qab thiab sab saum toj ntawm lub cuab yeej. Daim iav DBR muaj ob hom khoom siv nrog cov ntsuas qis refractive thiab cov ntsuas refractive siab hauv cov qauv, thiab ob qho loj hlob hloov pauv, thiab qhov tuab ntawm txhua txheej ntsib qhov teeb meem wavelength 1/4 hauv semiconductor. Cov qauv resonator ntawm lub cuab yeej kuaj pom tuaj yeem ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua kom ceev, qhov tuab ntawm cov txheej nqus tuaj yeem ua kom nyias heev, thiab qhov ua tau zoo ntawm quantum ntawm cov hluav taws xob tau nce tom qab ntau qhov kev cuam tshuam.

(6) Cov qauv waveguide txuas nrog ntug (WG-APD)
Lwm txoj kev daws teeb meem los daws qhov kev tsis sib haum xeeb ntawm cov teebmeem sib txawv ntawm cov txheej txheem nqus dej tuab ntawm qhov ceev ntawm lub cuab yeej thiab kev ua haujlwm ntawm quantum yog los qhia txog cov qauv waveguide ntug-coupled. Cov qauv no nkag mus rau hauv lub teeb los ntawm sab, vim tias cov txheej txheem nqus dej ntev heev, nws yooj yim kom tau txais kev ua haujlwm siab quantum, thiab tib lub sijhawm, cov txheej txheem nqus dej tuaj yeem ua nyias heev, txo lub sijhawm thauj mus los ntawm tus neeg nqa khoom. Yog li ntawd, cov qauv no daws qhov kev vam khom sib txawv ntawm bandwidth thiab kev ua haujlwm ntawm cov txheej txheem nqus dej tuab, thiab xav tias yuav ua tiav qhov nrawm thiab kev ua haujlwm siab quantum APD. Cov txheej txheem ntawm WG-APD yooj yim dua li ntawm RCE APD, uas tshem tawm cov txheej txheem npaj nyuaj ntawm daim iav DBR. Yog li ntawd, nws ua tau ntau dua hauv thaj chaw ua haujlwm thiab tsim nyog rau kev sib txuas optical dav hlau.

3. Xaus Lus
Kev loj hlob ntawm avalanchelub tshuab ntes duabcov ntaub ntawv thiab cov khoom siv tau tshuaj xyuas. Cov nqi hluav taws xob thiab qhov sib tsoo ionization ntawm cov ntaub ntawv InP yog ze rau cov ntawm InAlAs, uas ua rau cov txheej txheem ob npaug ntawm ob lub symbions nqa khoom, uas ua rau lub sijhawm tsim avalanche ntev dua thiab lub suab nrov nce ntxiv. Piv rau cov ntaub ntawv InAlAs ntshiab, InGaAs (P) /InAlAs thiab In (Al) GaAs / InAlAs quantum qhov dej qauv muaj qhov sib piv ntawm cov coefficients sib tsoo ionization, yog li qhov kev ua tau zoo ntawm lub suab nrov tuaj yeem hloov pauv ntau heev. Hauv cov nqe lus ntawm cov qauv, resonator enhanced (RCE) SAGCM qauv thiab ntug-coupled waveguide qauv (WG-APD) tau tsim los daws qhov kev tsis sib haum xeeb ntawm cov teebmeem sib txawv ntawm cov txheej txheem nqus ntawm qhov ceev ntawm lub cuab yeej thiab quantum efficiency. Vim yog qhov nyuaj ntawm cov txheej txheem, kev siv tag nrho ntawm ob lub qauv no yuav tsum tau tshawb nrhiav ntxiv.