双向光收发组件探测器端耦合和封装工艺分析

探测器响应度直接影响双向光收发组件（bi-directional optical sub-assembly，BOSA）的性能，探测器端的耦合和封装在BOSA生产中占据重要地位。为了系统分析BOSA生产中各偏移因素对探测器端耦合的影响，选择探测器电流响应度作为耦合标准进行实验，并通过分析实验结果来得出BOSA探测器端耦合和封装过程中的改进措施。参考BOSA的实际光路，建立光纤-波片-芯片耦合模型，模拟了光束偏移与耦合效率的关系；研究了BOSA耦合和封装工艺中产生的偏移，并分析它们对探测器端耦合效率的影响。随后使用自动耦合设备，对BOSA探测器端进行耦合实验，并分析波片角度偏移、波片与探测器透镜的高度差、探测器透镜水平偏移对耦合效率的影响。实验结果表明：探测器透镜水平偏移对耦合效率的影响最大，波片角度偏移、波片与探测器透镜的高度差对耦合效率的影响较小。研究结果为BOSA探测器端的耦合和封装提供了系统的理论指导，对BOSA的实际生产有一定参考价值。     

基于0.35μm CMOS工艺的APD器件仿真分析

提出了一种基于0.35μm CMOS工艺的、具有p+/n阱二极管结构的雪崩光电二极管(APD),器件引入了p阱保护环结构.采用silvaco软件对CMOS-APD器件的关键性能指标进行了仿真分析.仿真结果表明:p阱保护环的应用,明显降低了击穿电压下pn结边缘电场强度,避免了器件的提前击穿.CMOS APD器件的击穿电压为9.2V,工作电压下响应率为0.65 A/W,最大内部量子效率达到90％以上,响应速度能够达到6.3 GHz,在400～900 nm波长范围内,能够得到很大的响应度.     

黑硅微结构光敏二极管

与平面硅相比,黑硅对0.25～2.5μm波长光具有高吸收特性.为了提高硅光敏二极管的近红外灵敏度和响应时间,采用金属辅助刻蚀在光敏二极管探测器背面制作了黑硅微结构.在1 064 nm波长,探测器红外响应达到0.518 A/W,比常规探测器量子效率提高了65％.     

P型掺杂区工艺对Si基Pinned型光电二极管量子效率的影响

为了更全面、系统地分析Si基Pinned型光电二极管(PPD,pinned photodiode)量子效率的工艺敏感特性,基于考虑表面(SRH,shockley-read -hall)复合率模型的时域有限差分数值模拟方法,对不同P⁺型表面层和P型外延(EPI,e pi taxial)层工艺条件下PPD可见光谱量子效率的变化特征及物理机制进行了研究。结果表明 ,P⁺型表面层离子束注入剂量和注入能量的增加分别引起非平衡载流子SRH复合率升高和 PPD势垒区顶部下移,均可导致低于500nm波段量子效率的衰减,而 后者进一步引起的势垒区纵向宽度缩 减使该影响可持续至650nm波段;P型EPI掺杂浓度增加引起PPD势垒 区底部上移,导致500～750nm 波段量子效率的衰减;P型EPI厚度增加引起衬底强SRH复合区光电荷比重降低,导致高于700 nm波段量 子效率得到提升并趋向饱和。通过分析发现,Si基材料中光子吸收深度对波长的强依赖关系 是导致两种P型 掺杂区工艺条件对量子效率存在波段差异性影响的根本原因。     

室内可见光通信APD 探测电路的设计与实现

室内可见光无线通信技术是随着白光LED 照明技术的发展而兴起的无线光通信技术。在分析目前的可见光通信技术基础上,针对室内可见光通信系统的应用需求,设计了雪崩光电二极管(APD)探测电路组件。首先阐述了APD 探测电路的工作原理,其次详细设计并分析了系统各组成部分的电路结构及其功能,最后对所设计的用于室内可见光通信接收子系统的探测组件进行了相关实验测试。实验结果表明:设计有效可行,APD 探测电路具有增益高、带宽宽、温控可靠、稳定性好等优点,对室内可见光通信系统有很好的应用价值,为室内可见光通信系统进一步研究提供依据。     

Photovoltaic performance of Organic Photovoltaics for indoor energy harvester

Wireless sensor network becomes widespread into home and offices to keep them comfort and save the energy. The battery-less wireless sensor nodes need the high performance indoor solar cells for stable and sustainable operation. Organic Photovoltaics (OPV) has great indoor photovoltaic performance because ultra-thin organic layer has strong absorption against the UV–visible spectrum that is good spectral matching with indoor lightings. In this study, OPV module has 8 cells in series and same size as the conventional amorphous silicon solar cells (a-Si) for indoor light harvesting. OPV and a-Si are measured their photovoltaic performance under the fluorescent light and demonstrated for energy harvester of wireless sensor network. The output power of OPV and a-Si is 43.4 μW cm⁻² and 28.5 μW cm⁻² at fluorescent light 1000lux respectively. The data transmission rate of the wireless sensor node driven by OPV is 30–40% improved under the dim light condition compared to a-Si.     

4H-SiC 雪崩光电探测器中倍增层参数的优化模拟

应用ATLAS模拟软件,设计了吸收层和倍增层分离的（SAM）4H-SiC 雪崩光电探测器（APD）结构。分析了不同外延层厚度和掺杂浓度对器件光谱响应的影响,对倍增层参数进行优化模拟,得出倍增层的最优化厚度为0.26μm,掺杂浓度为9.0×1017cm^-3。模拟分析了APD的反向IV特性、光增益、不同偏压下的光谱响应和探测率等,结果显示该APD在较低的击穿电压66.4V下可获得较高的倍增因子105;在0V偏压下峰值响应波长（250nm）处的响应度为0.11A/W,相应的量子效率为58%;临近击穿电压时,紫外可见比仍可达1.5×103;其归一化探测率最大可达1.5×1016cmHz ^1/2 W^-1。结果显示该APD具有较好的紫外探测性能。     

实弹射击训练系统的设计

实弹射击训练系统在军事训练中具有十分广泛的用途。本文设计的系统采用以光电靶为核心的判靶方案,由激光器和光敏二极管构成激光网络进行弹丸信号检测,以单片机为核心的信号处理电路对信号进行处理,得到弹着点的坐标。传统的目标靶纸放置在光电靶前,通过计算机播放动画,由投影仪投射到激光光幕靶前方的靶板上来模拟射击训练场景,供射手训练...     

探测器非线性对微波光子链路性能的影响

提出了一种新的光电探测器（PD）非线性模型,进而分析了PD非线性对系统增益及三阶无杂散动态范围（SFDR3）的影响。实验表明,当调制器的直流偏置角变化时,含PD非线性的实际链路与忽略PD非线性的理想链路相比,信号增益的最大值将下降1．7dB,SFDR3最大值下降3dB,因此在高性能链路中考虑探测器非线性是十分必要的。