光探测器TO封装的高频分析与改进

推导了封装前后探测器的散射参数的关系,提出了探测器封装网络高频影响的两种分析方法.一种方法是直接比较封装前后探测器的频响,另一种则是从待封装探测器的反射系数和封装网络散射参数计算获得.以TO封装探测器为例,对两种方法的有效性进行了验证.分析结果表明,封装网络中电容和电感的谐振效应具有补偿作用,通过改变封装中的这些参数,改进了TO封装探测器的频响.     

SMA同轴封装高速光电探测器

采用自制ＳＭＡ同轴管壳和普通ＴＯ－１８管壳对同型同批的ＩｎＧａＡｓＰＩＮ光电探测器芯片进行了封装，并用自建测试系统对其Ｃ－Ｖ特性和瞬态特性进行了测试比较，结果表明：与普通ＴＯ－１８管壳封装相比，ＳＭＡ同轴管壳封装器件电容减少了约０．４ｐＦ，上升时间ｔｒ由８５ｐｓ减至２５ｐｓ以下，半高全宽ＦＷＨＭ由２１０ｐｓ减至８５ｐｓ，等效－３ｄＢ带宽增至６ＧＨｚ以上，瞬态特性显著改善。     

光探测器TO封装的高频分析与改进

推导了封装前后探测器的散射参数的关系,提出了探测器封装网络高频影响的两种分析方法.一种方法是直接比较封装前后探测器的频响,另一种则是从待封装探测器的反射系数和封装网络散射参数计算获得.以TO封装探测器为例,对两种方法的有效性进行了验证.分析结果表明,封装网络中电容和电感的谐振效应具有补偿作用,通过改变封装中的这些参数,改进了TO封装探测器的频响.     

谐振腔增强型光探测器的高速响应性能研究

高速长波长光探测器是高速光纤通信系统和网络的关键器件，它要求光探测器具有宽的频率响应带宽和高量子效率。常用的PIN光探测器由于量子效率和高速性能均受到吸收层厚度的牵制，使得二者相互制约，成为一对矛盾。谐振腔增强型(RCE)光探测器为这一矛盾的解决提供了有效的方案。基于谐振腔增强型光探测器的实际设计和制作模型，分析了器件吸收层中的光场分布，并将其运用于载流子的连续方程，从理论上详细地分析了器件的高速响应特性，给出了计算结果。针对研制的高速长波长谐振腔增强型光探测器，进行了理论分析和实际器件测试的结果比较，得到了比较一致的结果。     

InP/InGaAs探测器光响应度与波长关系的研究

对于正面光入射的InP/InGaAs探测器,入射光会在空气、增透膜、InP盖层和InGaAs层之间发生多次反射.为了研究其对光响应度的影响,我们测量发现:探测器的光响应度会随探测波长出现非平坦的峰谷曲线,并且通过对该曲线上峰谷波长的简单数学处理,可以提取出已封装器件的结构参数和材料参数,而且这些参数与实验曲线符合得很好.利用该方法可以简单方便地提取出已封装器件的实际结构参数和材料参数.     

HgCdTe光伏探测器抑制背景通量的研究

对于长线列焦平面器件，简单的单孔冷屏往往不能有效地抑制背景，本文在Hg1-xCdxTe光伏探测器背面镀制微孔冷屏的办法来降低背景。测试结果表明，探测器镀制微孔冷屏之后，可以使背景辐射通量大幅度减少，同时减少了光串音。从而证明微孔冷屏的确可以有效地抑制背景通量，减少光敏元响应面积扩大的问题，对于红外焦平面器件的性能提高有帮助。     

高性能石墨烯/硅纳米线阵列异质结光探测器

设计了基于石墨烯/硅纳米线阵列异质结的高灵敏度自驱动光探测器。该探测器中的纳米线阵列为直径约为100 nm的周期性结构,表面纳米结构的光捕获效应可以有效地抑制入射光的反射,增加了有效光照面积,增强了异质结的吸收,从而提高了器件的光电检测性能。实验制备出的异质结在±3 V偏压下表现出明显的电流整流特性,整流比为6.93×10⁵。此外,由于纳米线阵列的光捕获效应增强了探测器在紫外到近红外的吸收,所以该探测器的探测范围可以从紫外到近红外光。在入射波长810 nm、光强为90μW/cm²的光照下,光探测器的光电流响应度可以达到0.56 A·W^-1,光电压响应度达1.24×10⁶ V·W^-1,探测率为1.18×10¹² Jones。更重要的是,该器件具有30/32μs的快速升/降响应速度。     

无平面结敏感区及其栅控光探测器

研制了在平面结内无敏感区的光探测器,测量结果表明其光电流是显著的。在这种器件的基础上,研制了受栅极控制的无平面结敏感区光探测器,实验测量说明这种器件的光电流输出不仅依赖于受光信号,还受到栅极电压信号的控制。这种输出信号受到光与电信号双重控制的特性,扩大了光探测器件的应用领域。     

InGaAs/InP光伏探测器阵列钝化工艺及均匀性研究

通过对气态源分子束外延结合常规器件工艺研制的晶格匹配InGaAs/InP光伏型探测器阵列光响应和暗电流特性的表征和比较,研究了聚酰亚胺和氮化硅两种钝化工艺对阵列器件性能和均匀性的影响,并对两种不同钝化膜阵列器件后续封装的可靠性进行了比较和分析.实验结果表明,气态源分子束外延材料具有良好的均匀性;氮化硅钝化器件总体性能上优于聚酰亚胺钝化器件.引线封装实验显示,SiN钝化膜有较好的抗冲击和热稳定性,具有更好的工艺相容性.     

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...     

30Gbit/s并行光接收模块

报道了一种基于CMOS工艺接收电路芯片和GaAs工艺1×12光电探测器阵列的30Gbit/s并行光接收模块.该模块采用并行光通信方案,利用中高速光电子器件实现信号的高速传输.直接使用未经封装的接收电路裸片和光探测器裸片,采用电路板上芯片技术封装制作模块,并通过倒装焊的方式实现了探测器阵列与列阵光纤的精确对准并形成了可插拔的光接口.测试结果表明模块的接收能力可以达到30Gbit/s.误码率小于10-13时,接收模块的灵敏度可以达到-13.6dBm.     

高速光探测器模块中的耦合理论和模拟

高速光器件的封装工艺中,光耦合占据重要的地位.文中针对一种高速光探测器中常用的光耦合方式——倾斜端面光纤到倒装芯片的耦合,提出了光纤耦合的柱透镜光学模型,并通过理论和光学软件模拟了各种封装工艺条件对耦合效率的影响.模拟结果显示,耦合效率的大小由光纤位置、芯片透镜尺寸和激光光源光斑形状共同决定.     

1.3μm高速PIN光电二极管

综合考虑高速光电探测器的频率特性和响应度,优化设计了GaInAs／InPPIN光电二极管的结构参数,解决了长波长高速光电探测器制作中的关键技术,如高纯、超薄GaInAs／InP材料的液相外延生长、有源区的浅结扩散技术、为降低器件漏电采用的双层钝化膜技术和小光敏面的光耦合技术等,并采用同轴封装结构实现了高速光电探测器的高频封装。研制的GaInAs／InPPIN高速长波长光电探测器的3dB带宽达到20GHz,响应度为0．7A／W,暗电流小于5nA。     

HgCdTe光伏探测器抑制背景通量的研究

对于长线列焦平面器件，简单的单孔冷屏往往不能有效地抑制背景，本文在Hg1-xCdxTe光伏探测器背面镀制微孔冷屏的办法来降低背景。测试结果表明，探测器镀制微孔冷屏之后，可以使背景辐射通量大幅度减少，同时减少了光串音。从而证明微孔冷屏的确可以有效地抑制背景通量，减少光敏元响应面积扩大的问题，对于红外焦平面器件的性能提高有帮助。     

无平面结敏感区硅光电探测器

研制了在平面ＰＮ结内无敏感区的硅光电探测器，测量了这种新结构器件的光电转换特性，说明在一定的均匀光照下，器件的光电池也有一定的值。利用本文的分析模型，可以得到该器件的有效光敏面积，从而可以确定衬底材料中光生少子的扩散长度。     

实用型5GHz带宽InGaAs／InP PIN光电探测器

设计并研制成功了实用型５ＧＨｚ带宽ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ ＰＩＮ光电探测器，介绍了限制探测器响应速度的主要因素，微波封装的理论依据，以及所研制器件频率响应的测试结果。     

新型三腔谐振腔增强型光探测器的理论分析和数值模拟

提出了一种新的谐振腔增强型 (RCE)光探测器结构 ,它将器件结构中的谐振腔分为三个子腔。分析表明 ,采用这种新结构的光探测器在保留了 RCE光探测器优点的同时 ,还实现了器件量子效率及其光谱响应线宽之间制约关系的解耦 ,因而可以同时获得窄的光谱响应线宽 (<1 nm) ,高的量子效率 (>90 % )和高的响应速度。该器件可望在密集波分复用 (DWDM)光通信系统中得到广泛应用     

一种改进光探测器高速性能的新方法

研究了一种在光探测器的结构设计中加入平面螺旋电感从而提高光探测器高速性能的新方法。对影响探测器频率响应的因素进行分析,结果表明,增加电感值可以减小结电容对高速性能的限制,仿真结果也得到同样的结论。根据理论分析结果制作出探测器并进行测量,测量数据显示,未加电感的光探测器高速性能只能达到2GHz,而加电感的光探测器高速性能最大,可以达到5GHz,证明了电感值的增加可以明显提高器件的高速性能,得到了与理论分析一致的结果。     

高速光探测器模块中的耦合理论和模拟

高速光器件的封装工艺中,光耦合占据重要的地位.文中针对一种高速光探测器中常用的光耦合方式——倾斜端面光纤到倒装芯片的耦合,提出了光纤耦合的柱透镜光学模型,并通过理论和光学软件模拟了各种封装工艺条件对耦合效率的影响.模拟结果显示,耦合效率的大小由光纤位置、芯片透镜尺寸和激光光源光斑形状共同决定.     

一种多层波导光传播计算的新方法

提出了一种新的简单的一光学方法，可以使用在多层波导的光传播计算中，尤其是在光探测器的设计中。把设计值与目前普遍采用的ＢＰＭ法进行比较，结果吻合较好。与ＢＰＭ法相比，此法最大的优点是在计算中考虑了材料对传播光的吸收，而在光场达到稳定分布后再考虑吸收，故在理论上此方法更加接近实际。作为例子用这种方法计算了一种新型的探测器的尺寸。这种探测器与Ｓｉ波导的集成器件正在制作 中。