Ny foto-kevitra sy ny toe-javatra misy ankehitrinyfitaovana fitiliana ny firodanan'ny rano (Mpamantatra sary APD) Fizarana Faharoa
2.2 Rafitra puce APD
Ny firafitry ny puce azo ekena no antoka fototra amin'ny fitaovana avo lenta. Ny famolavolana ny APD dia mandinika indrindra ny fotoana tsy miovaovan'ny RC, ny fisamborana lavaka amin'ny heterojunction, ny fotoana fivezivezen'ny mpitatitra amin'ny faritra fihenana sy ny sisa. Ireto ambany ireto ny fivoaran'ny firafiny:
(1) Rafitra fototra
Ny rafitra APD tsotra indrindra dia mifototra amin'ny photodiode PIN, ny faritra P sy ny faritra N dia asiana doping be dia be, ary ny faritra roa sosona karazana-N na karazana-P dia ampidirina ao amin'ny faritra P na faritra N mifanila mba hamoronana elektrôna faharoa sy pair-lava, mba hahatratrarana ny fanamafisana ny photocourant voalohany. Ho an'ny fitaovana andiany InP, satria ny coefficient ionisation fiantraikan'ny lavaka dia lehibe kokoa noho ny coefficient ionisation fiantraikan'ny elektrôna, ny faritra gain amin'ny doping karazana-N dia matetika apetraka ao amin'ny faritra P. Amin'ny toe-javatra tsara indrindra, ny lavaka ihany no ampidirina ao amin'ny faritra gain, noho izany ity rafitra ity dia antsoina hoe rafitra misy lavaka.
(2) Miavaka ny fidiran'ny zavatra ao anaty vatana (absorption) sy ny fahazoana zavatra ao anaty vatana (get profit)
Noho ny toetran'ny InP izay manana elanelana mivelatra (InP dia 1.35eV ary InGaAs dia 0.75eV), ny InP dia mazàna ampiasaina ho toy ny fitaovana faritra mahazo ary ny InGaAs ho toy ny fitaovana faritra mitroka.
(3) Aroso tsirairay avy ny rafitra absorption, gradient ary gain (SAGM)
Amin'izao fotoana izao, ny ankamaroan'ny fitaovana APD ara-barotra dia mampiasa fitaovana InP/InGaAs, InGaAs ho toy ny sosona absorption, InP eo ambanin'ny saha elektrika avo lenta (>5x105V/cm2) tsy misy fahasimbana, dia azo ampiasaina ho toy ny fitaovana faritra gain. Ho an'ity fitaovana ity, ny famolavolana ity APD ity dia ny hoe ny fizotran'ny avalanche dia miforona ao amin'ny InP karazana N amin'ny alàlan'ny fifandonana lavaka. Raha jerena ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny elanelan'ny band eo amin'ny InP sy InGaAs, ny fahasamihafan'ny haavon'ny angovo eo amin'ny 0.4eV eo ho eo ao amin'ny valence band dia mahatonga ny lavaka vokarina ao amin'ny sosona absorption InGaAs ho voasakana eo amin'ny sisin'ny heterojunction alohan'ny hahatongavana amin'ny sosona multiplier InP ary mihena be ny hafainganam-pandeha, ka miteraka fotoana famaliana lava sy bandwidth tery an'ity APD ity. Azo vahana ity olana ity amin'ny alàlan'ny fanampiana sosona tetezamita InGaAsP eo anelanelan'ny fitaovana roa.
(4) Aroso tsirairay avy ny rafitra absorption, gradient, charge ary gain (SAGCM)
Mba hanitsiana bebe kokoa ny fizarana saha elektrika eo amin'ny sosona fidiran'ny herinaratra sy ny sosona tombony, dia ampidirina ao amin'ny endriky ny fitaovana ny sosona fiampangana, izay manatsara be dia be ny hafainganam-pandehan'ny fitaovana sy ny fahaizany mamaly.
(5) Rafitra SAGCM nohatsaraina tamin'ny Resonator (RCE)
Ao amin'ny famolavolana tsara indrindra ny fitaovana mpitsikilo nentim-paharazana etsy ambony, dia tsy maintsy miatrika ny zava-misy isika fa ny hatevin'ny sosona fidiran'ny taratra dia anton-javatra mifanohitra amin'ny hafainganam-pandehan'ny fitaovana sy ny fahombiazan'ny kuantum. Ny hatevin'ny sosona fidiran'ny taratra manify dia afaka mampihena ny fotoana fivezivezen'ny mpitatitra, ka azo atao ny mahazo bandwidth lehibe. Na izany aza, miaraka amin'izay, mba hahazoana fahombiazana kuantum ambony kokoa, dia mila manana hatevina ampy ny sosona fidiran'ny taratra. Ny vahaolana amin'ity olana ity dia mety ho ny rafitra lavaka resonant (RCE), izany hoe, ny Bragg Reflector (DBR) zaraina dia natao eo amin'ny farany ambany sy eo an-tampon'ny fitaovana. Ny fitaratra DBR dia misy karazana fitaovana roa manana index refractive ambany sy index refractive avo lenta amin'ny rafitra, ary mitombo mifandimby ireo roa ireo, ary ny hatevin'ny sosona tsirairay dia mihaona amin'ny halavan'ny onjam-pahazavana miditra 1/4 ao amin'ny semiconductor. Ny rafitra resonator an'ny mpitsikilo dia afaka mahafeno ny fepetra takiana amin'ny hafainganam-pandeha, ny hatevin'ny sosona fidiran'ny taratra dia azo atao manify dia manify, ary ny fahombiazan'ny kuantum an'ny elektrôna dia mitombo aorian'ny taratra maromaro.
(6) Rafitra fitarihana onjam-peo mifamatotra amin'ny sisiny (WG-APD)
Vahaolana iray hafa hamahana ny fifanoheran'ny fiantraikan'ny hatevin'ny sosona absorption amin'ny hafainganam-pandehan'ny fitaovana sy ny fahombiazan'ny quantum ny fampidirana rafitra waveguide mifamatotra amin'ny sisiny. Ity rafitra ity dia miditra amin'ny hazavana avy amin'ny sisiny, satria lava be ny sosona absorption, mora ny mahazo fahombiazana quantum avo lenta, ary miaraka amin'izay koa, ny sosona absorption dia azo atao manify dia manify, mampihena ny fotoana fitaterana ny mpitatitra. Noho izany, ity rafitra ity dia mamaha ny fiankinan-doha samihafa amin'ny bandwidth sy ny fahombiazana amin'ny hatevin'ny sosona absorption, ary antenaina hahatratra ny tahan'ny avo lenta sy ny fahombiazan'ny quantum APD. Ny dingan'ny WG-APD dia tsotra kokoa noho ny an'ny RCE APD, izay manafoana ny dingana fanomanana sarotra amin'ny fitaratra DBR. Noho izany, azo atao kokoa amin'ny sehatra azo ampiharina ary mety amin'ny fifandraisana optika amin'ny planina mahazatra.
3. Famaranana
Ny fivoaran'ny riandranofitaovana fandrefesana saryHodinihina ireo fitaovana sy fitaovana. Mitovy amin'ny an'ny InAlAs ny tahan'ny ionisation amin'ny fifandonan'ny elektrôna sy ny lavaka amin'ny fitaovana InP, izay mitarika amin'ny dingana roa sosona amin'ny symbion mpitatitra roa, izay mahatonga ny fotoana fananganana avalanche ho lava kokoa ary mampitombo ny tabataba. Raha ampitahaina amin'ny fitaovana InAlAs madio, ny rafitra lavadrano kuantum InGaAs (P) /InAlAs sy In (Al) GaAs/InAlAs dia manana tahan'ny coefficients ionization amin'ny fifandonana mitombo, ka azo ovaina be ny fahombiazan'ny tabataba. Raha ny momba ny rafitra, ny rafitra SAGCM resonator enhanced (RCE) sy ny rafitra waveguide edge-coupled (WG-APD) dia novolavolaina mba hamahana ny fifanoheran'ny fiantraikan'ny hatevin'ny sosona absorption amin'ny hafainganam-pandehan'ny fitaovana sy ny fahombiazan'ny kuantum. Noho ny fahasarotan'ny dingana, ny fampiharana feno ireo rafitra roa ireo dia mila dinihina bebe kokoa.
Fotoana fandefasana: 14 Novambra 2023