导读:本文包含了光探测器论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:探测器,载流子,谐振,波长,光栅,偏压,弱光。
光探测器论文文献综述
周显明,卢波[1]（2019）在《大动态范围数控弧光探测器的研制》一文中研究指出针对HL-2A/M高功率微波加热系统微波窗口真空侧对弧光探测的要求,基于叁级放大电路和微控制器技术,完成电路设计,研制了新型弧光探测器。增益8挡数字可调,保护阈值以20mV的精度0～5V数字可调,具有远程操作和数字显示功能。在不同增益和保护阈值条件下,实验测得其响应时间最大为2.56μs,能在复杂电磁环境和不同强度干扰光的条件下稳定工作,满足系统要求。(本文来源于《核聚变与等离子体物理》期刊2019年03期）
李玉琼,王璐钰,王晨昱[2]（2019）在《面向空间引力波探测的弱光探测器性能检测与分析》一文中研究指出为了研制出满足未来空间引力波探测需求的弱光探测器,初步进行了弱光探测器性能检测,分析了探测器的响应度、响应带宽、本底噪声等性能指标,以筛选出能满足未来空间引力波探测要求的探测器研制途径和解决方案。首先,根据空间引力波探测太极计划的激光器功率、轨道、星间距等设计方案,推算出太极计划所需探测器的性能指标;然后,与中国电子科技集团公司第四十四研究所、西南技术物理研究所和中国科学院上海技术物理研究所等单位合作研制了3款弱光探测器;最后,利用本课题组研制的低噪外差激光干涉系统对其响应度、响应带宽及本底噪声等指标进行检测,并分析了影响探测器性能指标的因素。实验结果表明:其中两款探测器的响应度优于1.8×105 V/W,响应带宽大于10MHz;3款探测器的本底噪声均低于10pm/Hz@10mHz(0.1mHz～1Hz),信噪比高于20dB。这3款探测器在响应度、响应带宽和信噪比等方面具有满足未来太极计划实验星要求的潜力。(本文来源于《光学精密工程》期刊2019年08期）
马晓凯[3]（2019）在《光通信波段光探测器的暗电流抑制与宽谱高速及大功率响应特性的研究》一文中研究指出随着信息化的不断发展,人们对网络通信量的要求不断提高,基于光通信技术的海量数据的长距离快速传输成为信息领域中一个久盛不衰的重要研究方向。在光通信系统中,光探测器作为将光信号转化为电信号的接收终端,在信息传输方面起着至关重要的作用。高速大容量光通信系统的不断发展,要求光探测器同时具备低暗电流、高速响应、大功率输出、宽光谱探测等优良特性。本论文以抑制光探测器暗电流、实现光通信波段的宽谱探测、提高光探测器高速及大功率响应特性为目标,从光探测器的暗电流机制和电容等基本特性出发,围绕光探测器的宽光谱和阵列化探测技术以及器件混合集成技术开展研究。本论文的主要创新点以及研究成果如下:1.为了抑制PIN光探测器的暗电流,提出一个完整的计算暗电流的模型和抑制暗电流的方案。该模型考虑了光探测器中的缺陷能级引起的缺陷辅助隧穿电流,并且指出在低偏下Shockley-Read-Hall(SRH)产生-复合和缺陷辅助隧穿是产生暗电流的两个主要机制。在5V偏压下,当吸收层掺杂浓度为1×1015cm-3、厚度低于lμm时,以及当吸收层厚度为2μm、掺杂浓度大于7×1015cmm-3时,缺陷辅助隧穿是暗电流的主要机制。用该模型仿真计算得到的总暗电流与测试得到的暗电流吻合较好。基于该模型得到的暗电流抑制方案如下:(1)减小吸收区厚度可以抑制暗电流。当吸收层掺杂浓度为1×1015cm-3,吸收区厚度小于1.2μm时,暗电流小于2nA。但是减小吸收区厚度会影响光探测器的响应度,因此应该在满足响应度的要求下尽量减小吸收区的厚度去抑制PIN光探测器的暗电流。(2)增加吸收区掺杂浓度,可以抑制暗电流。当吸收层厚度为2μm,掺杂浓度超过1×1016cm-3时,增加掺杂浓度对暗电流的抑制作用减弱,并且会影响PIN光探测器的其他性能。因此为了最有效地抑制暗电流,吸收区掺杂浓度应该在1×1016cm-3左右。(3)降低温度可以抑制暗电流。因为降温可以显着减小SRH产生-复合电流。2.提出一个完整的单行载流子光探测器的暗电流模型和一个抑制暗电流的方案。重点考虑了缺陷对暗电流的影响,发现器件中的暗电流主要在靠近收集区处的InGaAs层产生。利用该模型计算得到的总暗电流与实验测得的暗电流大小较为吻合。基于该模型得到的暗电流抑制方案如下:(1)降低收集区的掺杂浓度可以抑制暗电流。但是掺杂浓度降到1×1015cm-3以下时,暗电流抑制效果不再明显,同时,如果继续降低掺杂浓度对材料生长是一个挑战。因此,为了得到较小的暗电流,最佳收集区掺杂浓度为1×1015cm-3。(2)增加收集区的厚度有利于减小暗电流,但是在低压下抑制效果不明显。当反向偏压超过1.5V时,增加收集区的厚度可明显抑制暗电流。3.提出并制备了一种低暗电流、高响应度的InP基宽光谱光探测器。通过在顶部引入P+型InAlAs层,减少了器件在850nm波长下的吸收损耗。通过引入InGaAsP本征层,增加了器件在850nm波长下的吸收,平滑了能带结构,减小了器件的电容。响应度在850nm、1310nm和 1550nm波长下分别达到0.43A/W、0.47 A/W和0.4 A/W。当反向偏压在0～1V时,器件的暗电流低于1nA。1550nm波长下的3-dB带宽达到17.2GHz。4.研究了上述InP基宽谱光探测器的电容-电压曲线的频率依赖特性。当交流信号测试频率为50kHz和100kHz时,观察到负微分电容效应,该效应在频率超过200kHz时消失。根据前人有关负微分电容成因的分析结论,推断出器件中来自深能级中心的热离子发射率小于200kHz。5.提出一个微分电容模型,利用该模型分析了电容对光功率的依赖特性:在0～130mW的光功率范围内缓慢增加;在130～140mw的光功率范围内快速增加;在140mw以上的光功率范围内快速下降。为了实现较好的高速响应特性,给出了光探测器工作的光功率上限:即130mW。电容最大值处的光功率和直流饱和点处的光功率接近,直流饱和之后,电容急剧减小。随着收集层厚度的增加,电容最大值减小,同时,电容最大值处的光功率也变小。6.提出并制备了一种与亚波长光栅功分器混合集成的叁管芯、四管芯对称连接的单行载流子光探测器阵列。设计并制备了用于该阵列的功分器。实验完成了上述两者的混合集成。叁管芯混合集成阵列在15GHz处的最大射频输出功率为11.5dBm,相应的光电流为70mA;四管芯混合集成阵列在15GHz处的最大射频输出功率为13.1dBm,相应的光电流为91mA。该混合集成结构实现了大功率信号光在多个光探测器管芯中的分别接收,提高了器件的大功率性能,解决了光信号相位失配问题,降低了器件的复杂度。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-06-07）
刘涛[4]（2019）在《光通信系统中宽带高功率单行载流子光探测器的研究》一文中研究指出无线通信业务量的急剧增长,迫切需要提高传输速率和容量,光载无线通信系统应运而生。提高此系统的数据传输容量,要求光接收机中的光探测器具有宽带高功率输出等特性。光通信系统中的光探测器的研究现状表明单行载流子光探测器(Uni-Traveling-Carrier Photodetectors,UTC-PDs)是一种能实现宽带高功率输出性能的独特结构,有望应用于光载无线、雷达和卫星等通信系统、高速测量系统、超高速光开关,成为当今高速光电子器件领域的研究热点。本论文围绕设计、优化和制备宽带、高功率、低功耗的UTC-PDs等方面展开研究。完成的主要研究内容及创新点如下:1.设计了改进型的零偏压宽带UTC-PD。在传统结构的基础上,通过在吸收层中同时引入梯度掺杂分布和渐变带隙材料,在吸收层和收集层之间采用偶极掺杂且插入组分渐变的间隔层,优化了吸收层和间隔层的掺杂浓度及收集层和间隔层的厚度,提高了零偏压UTC-PD的带宽和输出功率。2.由于限制传统背靠背光探测器性能的主要因素是器件的总电容,且其底部PN结的电容几乎是顶部PN结的两倍。所以,提出了底部PN结与顶部PN结的结面积相等的对称型背靠背光探测器结构。与传统结构相比,所提出结构的带宽和输出功率性能都有所改善。3.提出了一种在收集层中采用线性梯度掺杂的电荷补偿型UTC-PD,用于在零偏压和低偏压下产生高功率的毫米波/亚太赫兹波。与其它结构或实验结果相比,电荷补偿型UTC-PD的带宽随输入光功率增加而衰减的趋势会得到抑制,且其在高功率输入下的带宽得到改善。此外,相同条件下,与收集层中均匀掺杂浓度为1014 cm-3量级的器件相比,即使在170 GHz和零偏压或低偏压下运行,电荷补偿型UTC-PD的峰值输出功率至少提高了7 dB。4.提出了一种蘑菇型台面UTC-PD,该结构中的吸收层直径大于收集层直径,且通过仿真和理论计算得出收集层直径与吸收层直径之比为0.9时性能最佳。当吸收层直径为5 μm时,与传统结构相比,蘑菇型台面UTC-PD的带宽提高了4.3%,在线性区的射频输出功率提高了0.6 dB。所提出结构可以在需要微型化结尺寸时在一定程度上缓解外部量子效率和带宽之间的矛盾。5.设计了可探测光脉冲重复频率覆盖微波至太赫兹波,且能将强光脉冲转化为强电脉冲的UTC-PD。在重复频率为100 GHz、200 GHz和312.5 GHz的光脉冲串激励下,改进的零偏置UTC-PD的峰值输出功率分别可达4.685 dBm、1.128 dBm和-4.653 dBm,与实验报道结构相比分别提高了2.05 dB、5.15 dB和9.36 dB。6.为减小串联电阻,从而减小光探测器的热效应并提高RC限制的带宽,给出了制备具有低欧姆接触电阻的工艺。通过实验和理论分析发现P型接触层的侧向电阻远大于N型接触层的侧向电阻,所以光探测器台面顶部的接触层导电类型为P型,且选择金属电极全覆盖此接触层将有利于制备高性能的光探测器。制备了P型接触电极环覆盖台面顶部的PIN或UTC光探测器和P型接触电极全覆盖台面顶部的PIN或UTC光探测器,通过实验证明了上述推论。7.制备了具有传统及改进型外延层结构的两类UTC-PD。测试结果表明,在相同条件下,与传统UTC-PD相比,改进型UTC-PD的直流饱和及暗电流性能均有所改善,且当光电流小于2 mA时,其带宽得到提高。在零偏置下,具有20 μm和14 μm台面直径的改进型UTC-PD的3dB带宽分别可以达到20.8 GHz和40 GHz。当反向偏压为1 V时,台面直径分别为20 μm、14 μ和10 μm的改进型UTC-PD的3dB带宽分别可达36.6 GHz、52.2 GHz和75 GHz。台面直径为14 μm的改进型UTC-PD在零偏压下的最大射频输出功率分别为-20.2 dBm@20 GHz、-22.8 dBm@30 GHz和-24.4 dBm@40 GHz。上述研究结果达到了国内外现有的研究水平。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-06-07）
吴华林[5]（2019）在《钙钛矿基混合维度范德华异质结光探测器性能研究》一文中研究指出异质结作为半导体功能器件的基本结构显得至关重要。随着纳米材料与异质结的飞速发展,由零维(0D)材料与二维材料通过范德华力相结合而形成的混合维度范德华异质结因同时拥有量子点材料优异的光学性质与2D材料独特理化性质而被认为在光电、光电子领域具有潜在的重大应用前景。此外,该类异质结具有层间耦合作用较弱、界面状态更加自由、能带结构灵活可调等众多突出优势。然而,这种新颖的混合维度范德华异质结及其光电子器件中仍然存在着一些问题。首先,伴随着其界面由传统的面-面接触向点-面接触的转变,其界面效应和载流子传输机制更加复杂,传统的界面概念需要被重新考虑,适用于新型界面的调控手段亟待发展。其次,基于此结构的光电子功能器件构筑工艺有待优化,其工作机制亦有待进一步阐明。在此基础上,量子点表面配体的钝化作用与界面载流子传输效率间存在重要矛盾。本文围绕0D-2D混合维度范德华异质结,开展了从材料设计与异质结构筑,到器件功能化与应用的全链条系统研究。设计构筑了不同能带匹配的0D-2D混合维度范德华异质结,证实了传统能带工程对混合维度异质结界面载流子行为的高效调控能力;获得了具有超高性能的光电功能器件并揭示了其高效工作机制;首次将配体配体工程引入混合维度范德华异质结中,解决了异质结中量子点稳定性与载流子注入效率平衡的难题。围绕0D-2D混合维度范德华异质结的设计与构筑,设计选取具有优异光吸收系数、长载流子扩散距离、大范围可调的带隙、低成本溶液合成的钙钛矿量子点,通过精确调控钙钛矿量子点组分与单层MoS2复合,实现了不同能带匹配状态的0D-2D混合维度范德华异质结。通过Raman偏移、PL淬灭、可视化荧光强度衰减和图像化荧光寿命变短等一系列光学表征结果,以及type Ⅰ和type Ⅱ两种典型异质结光栅压效应强弱差异,共同揭示了能带匹配对混合维度范德华异质结界面载流子行为的调控效果与机制,证实了传统能带工程在0D-2D混合维度范德华异质结中仍具有高效调控能力。围绕0D-2D混合维度光电子功能器件构筑工艺及性能优化策略,通过进一步优化稳定性更高的全无机钙钛矿量子点的电子结构,与单层MoS2复合获得了有利于载流子分离传输的type Ⅱ型能带匹配的混合维度范德华异质结。基于界面光生载流子高效转移诱发的强光栅压效应与栅压有效调控沟道与电极界面间肖特基势垒的协同效应的光电流产生机制,相应光晶体管器件获得了7.7×104A W-1超高光响应度和超过107%的外量子效率,揭示了高性能光晶体管器件的内在工作机理。围绕混合维度光电子器件的稳定性与界面载流子传输效率的平衡问题,配体工程被首次引入0D-2D混合维度范德华异质结中。利用混合溶剂提纯手段对量子点表面有机长链配体密度进行有效调控。通过时间分辨光致发光谱、傅里叶红外光谱、紫外光电子能谱等多种光学表征证实,在保证量子点稳定性、光学优良特性与电子结构的前提下,实现了表面配体密度大幅度降低。基于配体工程改善的0D-2D界面接触状态和载流子注入效率,获得了增强的光栅压效应,混合维度光探测器的光响应度与光增益均获得了数量级的提升,响应度高达1.13×105A W-1 一定程度上解决了量子点稳定性与载流子注入效率的平衡难题。本文围绕0D-2D混合维度范德华异质结,以设计构筑高性能0D-2D混合维度光电功能器件为导向,开展了从材料设计与异质结构筑,到器件功能化与应用的全链条系统研究。在0D-2D混合维度系统中,发展了能带工程、界面工程、配体工程等系列高效调控手段,实现了界面光生载流子行为的有效调控,揭示了光栅压与肖特基势垒对界面载流子行为的高效调控机制,一定程度上解决了异质结中量子点稳定性与载流子注入效率平衡的难题,获得了超高性能的光电功能器件。通过该研究,对0D-2D混合维度范德华异质结有了进一步的理解,有望推动其在光电、光电子器件领域进一步发展和突破。(本文来源于《北京科技大学》期刊2019-06-05）
谷红明[6]（2019）在《新型谐振腔及其在光探测器上应用的研究》一文中研究指出当前,“宽带中国”战略的稳步推进,5G商业化时代的来临,互联网、大数据、云计算等新型应用的井喷式发展,为光纤通信的发展提供了新的机遇。在光通信系统中,光学谐振腔可以应用于激光器、光探测器、光调制器以及光开关、光路由等光通信系统的诸多关键器件中。因此,对光学谐振腔的研究,能够更好地推进光通信技术以及信息光电子与光通信系统器件的发展,具有重要的研究价值和实际应用价值。光学谐振腔种类多种多样,其中Fabry-Perot(FP)谐振腔结构简单、设计制作方便,在信息光电子与光通信系统器件中有着广泛的应用。随着光电子器件逐渐向微型化、集成化发展,高品质因数与小模式体积的光学微腔得到了广泛的研究与应用。本文围绕新型谐振腔及其在光探测器上的应用展开了理论和实验研究工作。本论文主要研究内容和创新如下:1、提出了一种非平行的锥顶型谐振腔,此种谐振腔不仅可以在沿光束传播方向对光束进行限制,还可以在横向上对光束进行限制。通过应用波动光学理论,分析了此种谐振腔的本征模式,得到了谐振腔的谐振波长表达式。2、优化设计了锥顶型谐振腔结构。在小角度锥面镜底角范围内,设计了具有最优结构的锥顶型谐振腔结构。在锥面镜底角为4.5°,腔长为4508.7nm,底面半径为1410.6nm时,谐振腔的Q值达到了52748.6,比同等尺寸的FP型谐振腔提高了21%,模式体积为2.49μm3是同等尺寸的FP谐振腔模式体积的二分之一。另外,研究了锥顶型结构对锥顶型谐振腔性能的影响,结果表明在单模特性上,锥顶型谐振腔优于锥台型谐振腔。3、提出了一种锥顶型谐振腔增强型(RCE,Resonant Cavity Enhanced)光探测器,该器件结构为将吸收层放置于锥顶型谐振腔的内部。通过理论计算发现,当选用吸收层厚度为26.9nm、锥顶镜底角为4.5°、腔长为4460nm、器件宽度为2812.2nm、入射端反射镜为2.5对Si/SiO2时,锥顶型RCE光探测器的量子效率谱的半高全宽为6.3nm,此时同等量子效率的FP型RCE光探测器的量子效率谱的半高全宽为7nm。相对于FP型RCE光探测器,锥顶型RCE光探测器的量子效率谱更窄,而且其吸收层的位置具有更宽的选择范围。4、使用回流或抗熔融法制备了长条状的谐振腔内嵌体结构。使用电子扫描显微镜与台阶仪对制备的结构进行了表征,得到了条宽为25μm,高为2.1μm的斜坡状内嵌体结构。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-31）
武豆豆[7]（2019）在《低偏压下高速高饱和单行载流子光探测器的研究》一文中研究指出随着网络技术的不断发展,我们已经迈入了信息化高速发展的新时代,人脸识别和移动支付等新技术充斥着我们的生活,可以说,我们的生活每天都在和海量的信息打交道,而这样的时代对光纤通信系统也提出了新的要求,要求其可以实现更大容量和更长距离传输。作为光纤通信系统中的重要元件之一,光探测器也需具备更快的响应速度、更大的响应度和更优的高饱和性能。单行载流子光探测器(UTC-PD)利用电子作为单行载流子,有效地减少了器件的空间电荷效应,相较于传统光探测器,在高速高饱和特性上占有优势。此外,UTC-PD获得电子过冲速度所需的最佳电场相对较小,这就使得器件即使在相对较低的偏压下也可以实现高速响应。而低偏压也就意味着低功耗,同时可以简化封装和维护,延长器件寿命,符合光通信技术集成化的大势所趋,具有广阔的应用前景。本论文围绕低偏压(0-1V)下单行载流子光探测器的理论和实验研究展开,主要研究内容和创新如下:1.完成了UTC-PD结构的低偏性能研究和功能层优化。研究结果表明,对于Ishibashi等人提出的经典UTC-PD结构,在0.1V偏压附近器件高速性能较其他低偏压值更优;且低偏压与高偏压及零偏压性能相比,高速性能介于两者之间,在0.1V偏压下,直径7μm器件的3dB带宽达112GHz,明显高于零偏压的105GHz,略低于6V偏压下的122GHz。另一方面,研究发现吸收层、收集层的渐变掺杂和其它功能层的参数优化可以明显改善器件的高速性能。2.提出了一种新的UTC-PD结构,发现采用新型掺杂的收集层和渐变掺杂的空间层,可以显着改善低偏压下的高速响应。在0.1V偏压下,直径7μm的上述UTC-PD结构,其3dB带宽高达150GHz,较Ishibashi等人提出的经典UTC-PD结构增加了33.9%。既之,对器件做了进一步的优化,在吸收层采用偶极掺杂,在收集层靠近崖层一侧采用阶梯掺杂,可以进一步将器件带宽提升至181GHz,此带宽值高于目前报道的零偏压3dB带宽记录,且完全可以和高偏压下的器件带宽相媲美。3.具体分析了低偏压条件下不同垂直入光方式对器件性能的影响。研究结果发现,对于包含50nm厚P接触层的Ishibashi经典UTC-PD结构,在入射光波长为1550nm时,背入光条件下器件响应度和带宽均最高,上下两侧同时入光次之,正入光情形均最差。从理论上分析其产生原因,一是因为垂直正入光时,P接触层In0.53Ga0.47As对入射光有吸收,使得到达吸收层的有效光功率减少。二是当光探测器未达到饱和状态时,垂直正入光条件的UTC-PD吸收层内建电场强度较小,因而电子在吸收层的渡越时间较长,3dB带宽较小。4.较为系统地仿真分析了低偏压条件下UTC-PD阵列结构的性能。分析表明,入射光强相同时,由于电容效应的影响,UTC-PD阵列结构的3dB带宽随级联个数的增加而降低。但是,UTC-PD阵列结构显着提高了器件的高饱和特性,其光功率响应范围随级联个数的增加线性增长。此外,当1×4阵列结构和UTC-PD单个大尺寸结构光敏面面积相同时,由于阵列结构载流子横向传输距离更小,器件中心位置处的电场强度更大,因而高速性能更优。5.制备了UTC-PD器件并进行了性能测试。实验结果显示,在0.5V偏压下,直径32μm的UTC-PD结构其3dB带宽可达9.8GHz,明显高于0V偏压对应的2.6GHz。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-31）
张帅[8]（2019）在《蘑菇型RCE光探测器中谐振腔结构的设计和优化》一文中研究指出在新一代高速光通信系统的发展驱动之下,光电子器件的发展越来越迅速。在垂直型PIN光探测器中,带宽和量子效率之间存在固有的相互制约关系,因而有各种新型结构的光探测器发展起来,谐振腔增强型光探测器(resonant cavity-enhanced photodetector,RCE)就是其中的一种。近年来,由于具有优良的光场调控特性,集成亚波长光栅(sub-wavelength gratings,SWG)的光电子器件发展非常迅速,其中,集成亚波长光栅的光探测器也受到广泛关注。本文以非周期亚波长光栅的偏转相位控制为核心展开。首先,介绍非周期亚波长光栅的理论分析方法,设计了偏转角度为1度的高反射率光栅偏转反射镜。其次,用该反射镜替换传统法布里-珀罗谐振腔(Fabry-Perot cavity,F-P cavity)的顶部反射镜,提出了一种新型的光栅法布里-珀罗谐振腔,该谐振腔的优点是可以控制振荡光场的宽度。最后,提出了该光栅谐振腔的应用——基于光栅谐振腔的蘑菇型RCE光探测器。器件集合了蘑菇型结构和RCE光探测器的优点,同时实现了 1 nm的窄线宽、95%的峰值量子效率和45 GHz的3 dB带宽。本文的主要研究成果和创新点如下:1、学习和掌握了研究非周期亚波长光栅的科学方法,如严格耦合波分析法、有限元法。根据非周期亚波长光栅的相位偏转原理,完成了 1度偏转角的一维高反射率光栅反射镜的设计,光栅反射镜的反射率高于90%。2、用设计出的光栅偏转反射镜代替F-P腔的顶部布拉格反射镜(Distributed Bragg reflector,DBR),提出了一种新型的光栅谐振腔,该谐振腔可以控制谐振光场的宽度。使用射线光学的等效光路原理对光栅谐振腔进行了理论分析和证明,详细推导了光栅谐振腔的谐振条件和腔长,证明了振荡光场宽度与腔长和光栅反射镜的偏转角有关,并对该光栅谐振腔进行了仿真分析。3、设计并提出了基于光栅谐振腔的蘑菇型RCE光探测器。器件集合了蘑菇型结构和RCE光探测器的优点,优化设计了探测器的层结构。仿真分析表明,该器件具有1 nm的窄线宽、95%的峰值量子效率、45 GHz的3 dB带宽。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-31）
陈静[9]（2019）在《光通信中高性能光探测器的结构优化及特性研究》一文中研究指出随着信息化时代的到来,人们对大容量、长距离传输的要求越来越迫切,光纤通信以其传输损耗小、带宽大、抗电磁干扰性能好等优点得到了迅速的发展。而光探测器作为光纤通信系统的核心器件之一,人们也对其提出了更高的要求:更高的量子效率、更快的响应速度、更好的线性性能等。部分耗尽吸收光探测器(PDA-PD)具有较好的线性性能,而漂移增强型光探测器(DDR-PD)可以减小探测器的电容,从而提高探测器的响应速度。本文分别对PDA-PD和DDR-PD进行了研究,并对二者相结合的结构进行了设计优化和仿真,从理论上对仿真结果进行了分析。普通PIN光探测器与具有反射汇聚效果的光栅集成可以提高探测器的量子效率,对该结构进行了优化仿真并通过实验进行了测量。本文的主要工作和创新点如下:1、为了提高光探测器的线性性能,对部分耗尽吸收光探测器的结构进行了设计优化,并对仿真结果进行了理论分析。当器件直径为20μm,施加的反向偏压3V时,与PIN-PD相比,PDA-PD的饱和输出电流从8mA提升至10mA,带宽效率积(BWE)从11.2GHz提升至18.17GHz,提升了66.2%,最佳BWE对应带宽从23.27GHz提升至27.37GHz。此时PDA-PD的耗尽吸收层厚度为500nm,部分耗尽吸收层厚度为700nm。2、为了提高光探测器的高速响应性能,对漂移增强型光探测器的结构进行了优化研究,从电场分布、载流子速度等方面对仿真结果进行了解释,并分析了DDR结构的适用条件。器件直径20μm,反向偏压3V条件下,当吸收层厚度为500nm,漂移增强层厚度400nm时,DDR-PD的带宽效率积获得最大值,为14.1GHz,对应的带宽达到了37.3GHz,与PIN-PD的最佳BWE相比,提升了25.9%。3、为了进一步提高光探测器的性能,将PDA结构和DDR结构相结合进行设计优化。该结构既能提高光探测器的线性性能,又能提高高速响应性能。经过设计,当部分耗尽吸收层厚度550nm,耗尽吸收层厚度350nm,漂移增强层厚度450nm时,探测器的量子效率达到了56.6%,3dB带宽达到了39.7GHz,最佳带宽效率积为22.47GHz,是普通PIN光探测器最佳BWE的两倍。4、为了提高PIN光探测器的量子效率,研究了PIN-PD与具有反射汇聚效果的亚波长光栅集成的结构,探测器直径为40μm,反向偏压3V。当仿真采用的反射率为99%时,优化后的集成结构量子效率达到了55.5%,带宽达到了18.3GHz,与普通PIN结构的36.1%量子效率相比提升了53.707%,最佳BWE由6.54GHz提升至10.17GHz。5、通过对不同输入光强、不同入光方式以及p接触电极的仿真研究,探究影响光探测器性能的因素。并根据探测器内部的电场分布、电势分布、载流子运动速度等对仿真结果进行了理论分析和解释。仿真结果表明PDA-DDR-PD的带宽随输入光功率(也可是输出电流)的增加而逐渐减小。对于本文优化过的PDA-DDR-PD结构,入射光强应小于2900W/cm2。另外仿真发现探测器p接触电极采用全覆盖背入光的方式比环形电极正入光的方式性能更好。6、对PIN光探测器与具有反射汇聚功能的光栅集成结构进行了实验测量,并对不同输出电流、不同p接触电极和入光方式对探测器性能的影响进行了测量。通过实验对仿真结果进行了验证。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-31）
唐燕妮[10]（2019）在《基于偶极子天线的深亚波长GaAs纳米线光探测器的研究》一文中研究指出半导体纳米线在超小型光探测器中有重要应用潜力。然而受光学衍射极限的限制,进一步降低纳米线光探测器的尺寸以提高其集成度已经遇到瓶颈。局域表面等离子体激元可以将光场限制在亚波长范围内,是突破光学衍射极限的一条有效途径。本论文将金属纳米天线与GaAs纳米线结合,设计了一种深亚波长纳米线光探测器,取得的主要研究成果如下:(1)采用有限时域差分法,理论研究了 GaAs纳米线光探测器的光吸收特性。结果表明,纳米线光探测器的光吸收基于漏模共振效应。随着纳米线直径减小,光场限制变弱,探测器的光吸收效率和响应度迅速降低。在直径为20,40,60 nm时,器件响应度分别为0.006,0.024,0.034A/W,仅为直径为90 nm(0.132A/W)时的4.5%,18.2%,22%。(2)为提升小直径纳米线光探测器的性能,设计了一种基于金属偶极子天线的GaAs纳米线光探测锥器,通过偶极子天线中的等离子体激元与纳米线的吸收共振之间的耦合作用增强器件的光吸收能力。结果表明,在纳米线直径为20～90 nm范围内,偶极子天线均对纳米线光吸收有大幅提升作用,器件响应度提高至1.74-4.14A/W,相比于无天线器件提高倍数为13～576。(3)探索了偶极子天线的角度、尺寸等参数,进一步优化器件性能。结果表明,当天线锥角为0°时,探测器具有最高的探测响应度,即矩形是纳米线探测器的最佳天线形状。对于纳米线直径分别为20和60 nm,其对应的最优天线宽度分别为30,50nm,最佳响应度分别为6.74,7.64A/W,相比无天线时分别增强了 1123.3,224.7倍。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-30）
光探测器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了研制出满足未来空间引力波探测需求的弱光探测器,初步进行了弱光探测器性能检测,分析了探测器的响应度、响应带宽、本底噪声等性能指标,以筛选出能满足未来空间引力波探测要求的探测器研制途径和解决方案。首先,根据空间引力波探测太极计划的激光器功率、轨道、星间距等设计方案,推算出太极计划所需探测器的性能指标;然后,与中国电子科技集团公司第四十四研究所、西南技术物理研究所和中国科学院上海技术物理研究所等单位合作研制了3款弱光探测器;最后,利用本课题组研制的低噪外差激光干涉系统对其响应度、响应带宽及本底噪声等指标进行检测,并分析了影响探测器性能指标的因素。实验结果表明:其中两款探测器的响应度优于1.8×105 V/W,响应带宽大于10MHz;3款探测器的本底噪声均低于10pm/Hz@10mHz(0.1mHz～1Hz),信噪比高于20dB。这3款探测器在响应度、响应带宽和信噪比等方面具有满足未来太极计划实验星要求的潜力。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光探测器论文参考文献
[1].周显明,卢波.大动态范围数控弧光探测器的研制[J].核聚变与等离子体物理.2019
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[3].马晓凯.光通信波段光探测器的暗电流抑制与宽谱高速及大功率响应特性的研究[D].北京邮电大学.2019
[4].刘涛.光通信系统中宽带高功率单行载流子光探测器的研究[D].北京邮电大学.2019
[5].吴华林.钙钛矿基混合维度范德华异质结光探测器性能研究[D].北京科技大学.2019
[6].谷红明.新型谐振腔及其在光探测器上应用的研究[D].北京邮电大学.2019
[7].武豆豆.低偏压下高速高饱和单行载流子光探测器的研究[D].北京邮电大学.2019
[8].张帅.蘑菇型RCE光探测器中谐振腔结构的设计和优化[D].北京邮电大学.2019
[9].陈静.光通信中高性能光探测器的结构优化及特性研究[D].北京邮电大学.2019
[10].唐燕妮.基于偶极子天线的深亚波长GaAs纳米线光探测器的研究[D].北京邮电大学.2019
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