Optik aloqa tizimlari fanidan

TAP dizayn fotodiodlari
TAP dizaynining fotodiodlari 1990-yillarning o‘rtalarida aniqlangan signallarning chastotasini kesish muammosini bartaraf etish uchun ishlab chiqilgan. Muammo P-i-N va APD fotodiodlarining parazitar sig‘imlari va rezistorlari bilan bog‘liq (5.3-rasm). Ushbu qurilmalarning rivojlanishi, ayniqsa, 160 Gbit / s (masalan, STM 1024) tezlikda uzatish tizimlari uchun dolzarbdir. TAP fotodiodlari 200 gigagertsgacha bo‘lgan chastota diapazonida optik signallarni samarali aniqlashni ta'minlaydi, bu P-i-N va APD qurilmalariga nisbatan 4-5 marta tarmoqli kengligi ustunligini beradi. Shu bilan birga, haroratning barqarorligi va qurilmalarning integratsiyalashuvi saqlanadi. 9 va 10-rasmlarda ikkita turdagi qurilmalarda optik to‘lqinlarning o‘tish sxemalari ko‘rsatilgan: TPWD (Traveling-wave Photodetector); P-TPWD (Periodic TPWD). Ushbu tuzilmalarda optik kuchaytirish va optik yutilish (aniqlash) zonalari mos ravishda 11 va 12-rasmlarda ko‘rsatilgan, Gain va Absorpsion konsentratsiyalangan.

9-rasm. Tarqalgan tuzilma fotodiod TWPD

10-rasm. P-TWPD davriy taqsimlangan tuzilishga ega fotodiod

11-rasm. TWPD fotodetektorining dizayni

12-rasm. P-TPWD fotodetektorining qurilishi
Optik nurlanish tekis optik to‘lqin o‘tkazgich bo‘lgan Waveguide mintaqasiga kiritiladi. Kuchaytirish va yutilish mintaqalarining sxematik taqsimoti 13-rasmda keltirilgan.



13-rasm. TAP taqsimlangan harakatlanuvchi to‘lqin fotodetektorlarida (TPWD va P-TPWD) optik kuchaytirish va yutilish zonalarining joylashuvi
Rasmdan ko‘rinib turibdiki, kirish optik quvvati kuchaytirgich tomonidan to‘yinganlikka oshiriladi. Bu bir marta va qayta-qayta sodir bo‘lishi mumkin va shuning uchun kerakli fototok va tezlikka erishish mumkin.


Fotodiod shovqini. Fotodiodli ekvivalent shovqin davri
Fotodiod shovqini fototok shovqini va qorong‘u oqim shovqiniga bo‘linadi.
Qorong‘u oqim shovqini erkin tashuvchilar harakati shovqini, zaryad tashuvchilar juftlarining termal hosil bo‘lishi shovqini, juft rekombinatsiya shovqini, juftlar harakati shovqini, erkin tashuvchilarning yo‘qolishi shovqini, va harorat o‘zgarishi.
Fotooqim shovqini (otishma shovqini) zaryad tashuvchilar juftlarining tasodifiy hosil bo‘lishining kvant jarayonlari, fon yoritilishi shovqini, oynada aks etish va yutilish shovqini, juftlarning hosil bo‘lishi va rekombinatsiya shovqinlari va boshqalar bilan bog‘liq.
Fotooqim shovqini o‘rtacha qiymatning o‘zgarishi bilan baholanadi


(12),
bu yerda F(G) APD ning shovqin omili, D f – signal o‘tkazuvchanligi va APDning tarmoqli kengligi.
Fotodiodning tasodifiy yoritilishidan kelib chiqadigan fon shovqini (12) ga o‘xshash tarzda baholanadi:
(13),
Bu yerda – fon yorug‘ligi oqimi.
Termal shovqin fotodetektor yukidagi elektronlarning tasodifiy issiqlik harakati tufayli yuzaga keladi
(14)
Bu erda K - Boltsman doimiysi, T - Kelvin gradusidagi harorat, ˄ f - signal o‘tkazuvchanligi.
Qorong‘u oqimning shovqini qorong‘u oqimning tarqalishiga bog‘liq
(15).
Shovqinning natijaviy ta'siri shovqin oqimlarining barcha manbalarini ekvivalent sxema shaklida birlashtirish orqali aniqlanadi (9-rasm).
(16)
Bo‘limning oxirida shuni ta'kidlash kerakki, optik transmitterning shovqini hisob-kitoblarda qabul qiluvchining shovqiniga qo‘shilishi kerak.



14-rasm. Shovqin fotodiodli sxemasi.