高功率π型阵列结构设计与研究

针对ROF基站需要高功率、大带宽的光电探测器的问题,在原有π型结构中使用光电探测器代替级联的电容实现更大的功率合成。同时提出新型π阵列结构,即将两个光电探测器级联之后再将两个级联的光电探测器并联构成并型结构,将该并型结构单元和一个光电探测器级联与电感连接构成一个π型结构单元,将n个π型结构单元级联构成π型阵列结构,π型阵列结构中间部分有两条支路并联总电容增加,在n元阵列结构两端通过去掉级联电容以使阵列结构每条支路结电容相等同时减少功率损耗。n元π型阵列结构输出功率高于同种类型T型阵列结构。     

基于桥接T型光电探测器阵列的功率合成研究与设计

针对行波探测器阵列(TWDA)仅提高了光电探测器 的输出功率而输出带宽未得到改善的问题,本文提出了一种区别 于TWDA的基于桥接T型光电探测器阵列新结构。本设计采用基于constant-R结构的桥接T型 结构代替TWDA中的传统 constant-K结构的方法,从而形成人工传输线结构。即耦合微带线提供串连电感和所需要 的互感 ,电容并联于其中一条微带 线上,再将单个光电二极管嵌入到此人工传输线上,构成单个阵列单元,再按照阵列式结构 将这些阵列单元有效级联起来构 成桥接T型光电探测器阵列。仿真结果表明,所提出的桥接T型光电探测器阵列能够使多个光 电探测器功率合成的同时提高 工作带宽,虽然桥接T型光电探测器阵列合成功率相比于传统TWDA合成功率有稍许减少,但 在工作带宽上却提高了2倍, 减少的稍许合成功率可以通过增加级联数目加以补偿。     

基于π型结构的光电探测器功率合成阵列北大核心

针对ROF(光载无线通信)基站需要高功率大带宽光电探测器的问题,提出π型光电探测器阵列功率合成电路。通过将探测器嵌入在用电感互连的人工传输线上,即按照阵列式结构将单个π型光电探测器电路组合起来构成所需电路,实现功率合成,从而得到高功率大带宽的信号。电路首尾支路级联两个二极管来降低等效结电容以达到电路的最佳阻抗匹配。仿真结果表明,π型光电探测器阵列能在保持大带宽的同时对各级光电二极管功率进行有效地合成,相比于同级的行波探测阵列合成效率更高。     

星载高灵敏度平衡光电探测器研究

设计了一种由平衡光电二极管芯片和跨阻放大器混合集成的星载高灵敏度平衡光电探测器。平衡光电二极管芯片采用双InP-InGaAs光电二极管单元单片集成的内平衡结构,以降低芯片自身噪声,提高探测器灵敏度。通过Cadence仿真软件对集成了正负双向电流输入电路、自动增益控制电路和反相器型输入电路的闭环放大器结构进行了仿真,得到等效噪声功率、带宽和增益三者之间的关系,制作出适配平衡光电二极管芯片的跨阻放大器。搭建1.55μm激光测试系统对研制的探测器进行性能测试,结果显示,其3dB带宽为1.58GHz,等效噪声功率密度为5.96pW/Hz1/2,共模抑制比为42.04dB(@DC～1.58GHz),在相干激光通信系统中的接收灵敏度达到-61dBm。     

一种混合集成1×4阵列平衡光电探测器的设计

针对合成孔径激光雷达中单个光斑观测视场受限的难题，设计了一种由阵列平衡探测器芯片和阵列跨组放大器芯片混合集成的1×4阵列平衡光电探测器。阵列平衡探测器芯片采用4对背照式InPInGaAs平衡光电二极管单片集成的内平衡结构，降低芯片寄生电容，提高器件的响应频率和一致性。通过倒装集成工艺将阵列平衡探测器芯片和阵列跨组放大器芯片进行集成，缩减像元间距，扩大成像视场。搭建测试系统对进行探测器性能评测，结果显示，其有效像元率达到100%，共模抑制比为33dB,3dB带宽为102MHz，等效噪声功率密度为2.0pW/Hz^1/2，增益实现三档可调，整体输出增益一致性为99%，满足合成孔径激光雷达大幅宽成像需求。     

一种引力波探测用高灵敏度四象限光电探测器

针对引力波探测空间天线激光干涉仪对四象限光电探测器提出的低噪声、高灵敏度、高带宽的要求,设计了一种四象限光电探测器芯片与读出电路混合集成的低噪声光电探测器.四象限光电探测器芯片采用四个性能一致的双耗尽区InGaAs PIN光电二极管单片集成结构,以降低二极管电容,减小象限间隔,提高灵敏度.通过PSPICE软件对由探测器芯片、低噪声跨阻放大读出电路构成的探测器模块进行了仿真,优化了电路参数,计算出相应的增益、带宽、噪声功率密度.性能测试表明,研制的集成式探测器模的-3 dB带宽为28.3 MHz,等效噪声功率密度为1.7pW/Hz1/2,象限增益一致性为0.76％,基本满足空间激光干涉仪的需求.     

空间耦合高速光电探测器的等效建模与实现

大面积高速光电探测器是空间相干光通信系统的核心接收器件之一.通过分析光电二极管载流子运动规律,建立了PIN光电二极管高频等效模型,同时根据微波S参数理论,建立了光电二极管TO封装等效电路模型.根据空间相干光通信空间耦合方式对探测器光敏面大面积、高带宽的需求,将其应用于5 Gbps空间相干探测体系中平衡光电探测器的整体封...     

集成光电探测器系统

设计研制了一种集成光电探测器系统,它将光电二极管阵列及信号读出电路集成在同一硅芯片上。本文主要介绍该系统的工作原理及初步测试结果     

增益和速度俱佳的雪崩光电二极管

一种新型雪崩光电探测器（APD）在1．3和1．55μm波长处已显示高达35的电流增益和9GHz以上的3dB带宽。据加州大学圣巴巴拉分校的研究人员说，这些指标约为目前可购到的最优商品化器件增益-带宽积构3信和以前雪崩光电探测器增益-带宽积的2倍（图1）。高速光纤通讯需要快速探测器，高速时的灵敏探测器能使信号传输更长的距离。目前，高速时选用的探测器是PIN光电二极管，它快速但不特别灵敏。PIN器件一般与使输出放大的场效应晶体管（FET）配用，有时也用光学放大器来增大信号，然后再输到探测器。然而，这两种放大器增加了系统的费用和…     

UTC-PD和RTD单片集成的器件模拟研究

单行载流子光电二极管与共振隧穿二极管单片集成器件是一种新型高速光电探测器,也是高速光电单稳双稳转换逻辑电路的一个基本单元。用Atlas软件对该集成电路单元进行了直流和交流特性的模拟研究,模拟得到的3dB带宽最高可达9THz。模拟发现,光照强度、吸收层厚度、掺杂浓度、收集层浓度是影响器件3dB带宽的主要因素。研究了器件材料参数、结构参数与器件3dB带宽之间的关系,并得到在现行工艺下优化后的单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的工艺参数,模拟出3dB带宽为1.03THz。同时,对器件模拟和半导体工艺间的误差进行了分析和估计。这一工作为单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的设计和研制提供了工艺参数基础。     

APD、PMT及其混合型高灵敏度光电探测器

介绍了雪崩光电二极管（ＡＰＤ）和光电倍增管（ＰＭＴ）的工作原理,结构及其特性;论述了为提高它们的竞争力在改善性能方面的新进展;介绍了将半导体哗啦与真空电子器件结合在一起制成的新型光电探测器－－真空雪崩光电二极管（ＶＡＰＤ）和增强光电二极管（ＩＰＤ）。     

集成光电智能探测器SOC研究

本文研究了一种新型的硅光电探测器（即智能探测器）,它使用CMOS兼容工艺,将光电二极管阵列与信号的放大、处理电路及输出电路集成在一个芯片上,在输入光信号的同时在输出端即可得到串行的电信号。该芯片具有噪声低,速度快,用途广泛等特点。对芯片的测试结果表明,智能探测器的电路设计和工艺设计均取得初步成功,基本达到预期的设计目标。     

光通信中的主流光电探测器研究

对光通信系统解复用接收部分中的关键器件——主流光电探测器进行综合比较、优缺点分析与展望．分别对PIN光电探测器,普通雪崩二极管,超品格雪崩二极管,波导型光电探测器,振腔增强型光电探测器,金属-半导体-金属光电探测器的原理和特点做了简要概括,并做系统比较,最后对光电探测器发展前景进行展望．     

InP/InGaAs单行载流子光电二极管

引言 为适应大容量光纤通信和超高速光电子测试系统,光电二极管一直致力于提高带宽。结构设计和工艺技术的改进已经使光探测器取得了极大进步。但随着光放大器及微波/毫米波光子系统的进步,高饱和输出(大信号工作)已成为光电二极管应具备的重要性能。另外,微波光子系统通常需要光生微波/     

瞬变光探测系统前置放大电路的设计

光电探测器前置放大电路设计的好坏会直接影响整个检测系统的信噪比.为了提高对微弱光信号的检测精度,使用低噪声光电二极管和运算放大器,并选择光电二极管工作在光伏模式,设计出了光电探测器的低噪声前置放大电路.通过采用超前校正方法对由光电二极管结电容及运算放大器输入电容引起的相移进行补偿,克服了光电二极管寄生参数引起的转换电路...     

混合式光电探测器

混合式探测器(Hybrid Photodetector,HPD)作为一种新型的光电探测器件,是真空与半导体类结合型探测器件。HPD包括沉积在输入光窗表面的光电探测阴极、固态半导体阳极芯片和保持系统真空度的固态阳极。工作时,光信号通过沉积在输入光窗表面的光电阴极转化为光电子,经过高能电场加速后获得高能量轰击阳极半导体芯片表面,产生大量的电子空穴对,电子空穴对在半导体内部进行迁移,并通过自身的雪崩效应实现倍增,最终以电流信号输出。该探测器摒弃了传统的光电倍增管的微通道板(Micro Channel Plate,MCP)等倍增器件,克服了倍增单元信号易饱和的缺陷,增大了探测器的动态范围。HPD探测器综合了光电倍增管的高灵敏度和半导体芯片优异的空间和能量分辨率,具有探测面积大、探测灵敏度高、倍增效应强、动态范围宽等优点。在高能物理、医学成像和天体物理中有着重要的应用。此外,该探测器具有多种结构,分为近贴聚焦结构、交叉聚焦结构和漏斗聚焦结构,能够满足不同使用范围的探测需求;随着半导体阳极技术的发展,HPD阳极从单一芯片逐渐过渡到阵列式阳极结构,满足了大面积探测的需求。同时数字式读出和倍增信号技术的封装技术的发展,提高了HPD探测器的信号倍增和读出速度,改善了器件的集成化程度,有利于探测信号读出速率和信噪比的提升。近年来,其单光子计数和高动态响应等能力逐步被重视,将会在未来的光电探测领域发挥更为重要的作用。     

一种高增益、大带宽跨阻放大器的设计

作为激光近炸引信中探测与目标识别核心元件的光电探测器,其性能取决于光电二极管和相应的放大电路。针对引信、制导应用对光电探测器的要求,提出一种新型高增益、大带宽跨阻放大器设计。该跨阻放大器由两级放大电路构成,第一级由两个对称的RGC（Regulated Cascode）结构组成,消除光电二极管漏电流对直流工作点影响,隔离光电二极管寄生电容提升工作带宽;第二级放大电路由三个级联的电流复用反相放大器构成,是跨阻放大器的主要增益级;最后以射级跟随器输出,为后续系统提供足够的电压摆幅。 该电路基于SMIC 0.35μm 标准CMOS工艺设计,仿真结果表明：跨阻增益为110.2dBΩ,带宽为46.7MHz,40MHz处的等效输入噪声电流谱密度低至1.09pA/ ,带宽内等效输出噪声电压为5.37mV。测试结果表明,跨阻放大器增益约为109.3 dBΩ,输出电压信号上升时间约为7.8ns,等效输出噪声电压大小为6.03mV,功耗约为10mW,对应芯片面积为1560×810μm2。 关键字：跨阻放大器、高增益、大带宽、RGC、反相放大器     

PIN结光电二极管的工艺原理和制造

PIN结构的二极管是一种特殊的电荷存储二极管,由于功耗小速度快等优点而被广泛应用.PIN结构的光电二极管是一种常用的光电探测器.本文阐述了PIN结构的光电二极管的器件特性和工艺制程,指出工艺过程中存在的问题.     

单片集成于SOI上的光电探测器

介绍了SOI基片的制作,和在SOI上集成光电二极管和电路得到光电探测器的几种方法,以及目前在SOI上做出来的各种光电二极管的结构与特性。     

窄禁带半导体光电二极管的最新进展（上）

当前红外探测器的许多研究工作是致力于改进单元器件和大规模电子扫描列阵器件的性能,致力于获得较高的探测器工作温度。研究工作的另一个重要目标是促使这些红外探测器价格更便宜,使用更方便。本文提出了窄禁带半导体光电二极管性能的调研情况,讨论了各种红外光电二极管技术的最新进展,这些器件是：ＨgCdTe光电二极管、ＩnSb光电二极管、可替代ＨgCdTe的由Ⅲ－Ⅴ族和Ⅱ－Ⅵ族元素组成的三元合金光电二极管,以7及单片硫化铅一类的光电二极管。调查了这些光电二极管的性能,它们的工作波段包括：短波红外（ＳＷＩＲ）：１μm－３μm;长波红外（ＬＷＩＲ）：８μm－１４μm。与其它类型的光子探测器相比,ＨgCdTe探测器的工作温度较高,在中波红外区域,ＨgCdTe探测器使用热电致冷器工作,器件性能可能达到背景限水平,而长波ＨgCdTe红外探测器则需要工作在大约１００Ｋ的温度。与其它探测器比较焉,ＨgCdTe探测器的特点是吸收系数和量子效率较高,而热产生速率则相对较低。