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半导体光电 2014年第2期35卷 245-247页

作者：杨梅周强赵钢重庆电子工程职业学院重庆401331 中国电子科技集团公司第26研究所重庆400060 重庆光电技术研究所重庆400060

采用自适应遗传算法对pin光探测器小信号等效电路模型的参数进行了提取,用提取到的模型参数计算得到的S参数与实际测试的S参数进行了比较,为进一步说明提取到的数据的合理性,采用ADS仿真得到了高频处的S参数。

关键词： pin光探测器自适应遗传算法 ADS仿真参数提取

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高速pin光探测器微波建模与参数提取分析

高速PIN光探测器微波建模与参数提取分析

作者：徐智霞华东师范大学

学位级别：硕士

近年来,光纤通信系统发展的非常快速,尤其在速度、容量方面,这是由于其成本低、带宽大、抗干扰能力强、可靠性高等特点,将光子器件集成在电路中可以降低系统的寄生效应从而提高其性能,尤其在高速的光纤系统中这种混合集成是必然的。因此... 详细信息

近年来,光纤通信系统发展的非常快速,尤其在速度、容量方面,这是由于其成本低、带宽大、抗干扰能力强、可靠性高等特点,将光子器件集成在电路中可以降低系统的寄生效应从而提高其性能,尤其在高速的光纤系统中这种混合集成是必然的。因此,光电集成电路(OEIC)在光纤系统中是必不可少的。要提高整个集成电路的性能,就要对组成集成电路的分立器件的性能进行准确模拟,光探测器是OEIC中接收光的主要器件,十分有必要对其高速、高灵敏度等方面进行研究。由于一般的仿真软件中不含有光探测器件的模型,对其性能的分析比较困难;而关于光电子器件的仿真软件如TCAD等侧重于器件的结构和工艺,很难和电路设计软件相兼容。本文针对高速pin光探测器等效电路模型及模型参数的提取方法进行了研究,主要研究内容包括:1)介绍了 pin光探测器的工作原理,给出了对光探测器性能起主要作用的参数,并介绍了 pin光探测器建模的基本流程;2)对pin光探测器小信号等效电路模型参数提取方法做进一步的改进,该方法将直接提取法与数值优化法相结合,通过直接提取法可确定部分参数的值,再通过优化法确定模型中其余参数的值;3)推导了小信号等效电路模型中参数提取的公式,通过1 GHz-40 GHz频段内S参数测量结果与模拟结果的对比,验证了该参数提取方法的正确性;4)研究了 pin光探测器的电容模型与直流模型,并提取了模型中的主要参数;5)对pin光探测器的双异质结构,从实际的测试结构及模型参数的提取方便性两个方面考虑,在原有的小信号等效电路模型上提出一种改进的等效电路模型,并对模型中相应的参数进行提取,通过模拟与测试数据的对比及原有模型及现在模型的模型误差的对比,证明了该等效电路模型是准确的。

关键词： pin光探测器小信号等效电路模型参数提取方法非线性特性

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光通信中高速pin光探测器的电容特性研究

光通信中高速PIN光探测器的电容特性研究

作者：杨彦伟北京邮电大学

学位级别：硕士

随着现代社会的信息化进程不断加速,网络通信量呈“爆炸式”提高,人们对网络带宽和传输容量的需求日益凸显,高速光纤通信技术作为解决这些问题的主要方法得到了极大的关注。光探测器是高速光纤通信系统中的关键器件,pin光探测器因其工... 详细信息

随着现代社会的信息化进程不断加速,网络通信量呈“爆炸式”提高,人们对网络带宽和传输容量的需求日益凸显,高速光纤通信技术作为解决这些问题的主要方法得到了极大的关注。光探测器是高速光纤通信系统中的关键器件,pin光探测器因其工艺制备流程比较简单,适合大规模生产与集成,在长波长光纤通信系统中具有广泛应用。研究中发现,限制pin光探测器高速性能的主要因素是载流子渡越时间、RC时间常数和异质结的电荷俘获效应,其中RC时间常数主要制约光探测器在高频时的响应速度,因此电容特性成为高速pin光探测器设计的重要考虑因素之一。此外,在光电集成领域,电容参数对于建立可以分析信号噪声特性的、统一的pin光探测器等效电路模型至关重要。因此研究pin光探测器的电容特性对于光探测器的设计和应用具有重要的意义。本论文主要围绕pin光探测器的电容特性进行了理论和实验研究,论文的主要研究内容和创新如下:1、建立了基于载流子分类的pin光探测电容特性理论模型。从PN结的微分电容理论出发,通过对pin光探测器内部的载流子运动分析,特别是结合光生载流子的堆积模型,同时考虑了器件饱和性能与电容特性的联系,建立了基于载流子分类的pin光探测电容特性理论模型,该模型可以更好地反映载流子运动对于电容特性的影响,更好地解释电容特性在不同工作条件的变化趋势。2、设计并搭建了基于交流偏压分析和等效电路拟合的pin光探测器电容特性测量系统。搭建了基于交流偏压的pin光探测器电容特性测量系统,对不同条件下pin光探测器电容特性的变化趋势进行测量,测量结果与ATLAS软件仿真结果具有一致性。此外,搭建了基于等效电路拟合的测量系统,基于器件S参数的测量,通过等效电路拟合的方法提取了pin光探测器的电容特性。通过对比分析,两种测量方法得到的测量结果在变化趋势和数值上具有一致性,同时电容特性的变化趋势与论文提出的理论模型的推导一致。3、研究了入射光功率、反向偏压、吸收层厚度和面积与pin光探测器电容特性的关系。基于测量和仿真数据,用建立的理论模型解释了入射光功率、反向偏压、吸收层厚度和面积与pin光探测器电容特性的关系,这些关系有利于高饱和高速pin光探测器的设计和应用。4、通过仿真和测量结果验证了pin光探测的电容特性随入射光功率先增大后减小的趋势。发现了pin光探测器电容特性在输入光功率较大时的下降趋势,对于完善电容特性的理论模型具有重要意义。5、发现了pin光探测器的电容在饱和点附近达到最大值和光探测器电容特性的随入射光功率的变化与器件的饱和特性间的联系。通过仿真和测量,结合理论分析论证了联系的正确性,提出用电容特性随入射光功率的变化来衡量器件饱和性能的一种方法。

关键词： pin光探测器电容特性光功率高速

两种InGaAs/InP pin光探测器比较研究

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光电工程 2004年第12期31卷 30-33页

作者：焦世龙廖云吴云峰张雪琴叶玉堂陈堂胜冯暐李拂晓电子科技大学四川成都610054 中国电子科技集团公司第五十五研究所江苏南京210016

异质结 pin 光探测器可分为单异质结光探测器(SHPD)和双异质结光探测器(DHPD),二者在量子效率、频率响应和暗电流方面存在差异。当 SHPD 光敏面半径为 10μm 且 P 区厚度与电子扩散长度之比小于 0.2 时,其量子效率减小的幅度小于 0.32%... 详细信息

异质结 pin 光探测器可分为单异质结光探测器(SHPD)和双异质结光探测器(DHPD),二者在量子效率、频率响应和暗电流方面存在差异。当 SHPD 光敏面半径为 10μm 且 P 区厚度与电子扩散长度之比小于 0.2 时,其量子效率减小的幅度小于 0.32%,带宽增加约 0～4%;对于由体效应决定的暗电流,SHPD 略优。由此得到当光敏面积较小和 P 区厚度较薄时,SHPD 与 DHPD 性能相当的结论,为高性能宽带光纤网高速光探测器的设计提供了依据。

关键词： pin光探测器量子效率频率响应暗电流

基于微波S参数测试的pin光探测器小信号等效电路模型的参数提取

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南通大学学报（自然科学版） 2016年第3期15卷 1-5页

作者：徐智霞于盼盼高建军华东师范大学信息科学技术学院上海200241

介绍了pin光探测器的测试系统,具体说明了测试系统中各个组成部分的功能.利用该系统对pin光探测器的S参数进行了测试,并结合分析法和优化法,在ADS软件中对pin光探测器的小信号模型进行模型参数的提取,给出了具体的计算公式及不同偏置电... 详细信息

介绍了pin光探测器的测试系统,具体说明了测试系统中各个组成部分的功能.利用该系统对pin光探测器的S参数进行了测试,并结合分析法和优化法,在ADS软件中对pin光探测器的小信号模型进行模型参数的提取,给出了具体的计算公式及不同偏置电压下模型的参数提取值.结果表明：在1~40 GHz的频率范围内,S参数的模拟结果与测量结果吻合良好,证明了该参数提取方法的有效性.

关键词：微波 pin光探测器小信号模型半分析法参数提取

CATV光网络设备原理及应用第十九讲 pin光探测器的性能及应用

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中国有线电视 2005年第18期 1855-1858页

作者：丁炜济南历泰信息科技有限公司山东济南250100

(上接第16期)前面讲述了各种光探测器的原理及结构.总的说来,IN无增益、灵敏度稍低、要求偏压小、暗电流小、动态范围大,适用于模拟电视传输;而APD有增益,灵敏度高,但要求偏压高,适用于小信号检测和数字信号传输.在CATV应用中以pin光探... 详细信息

(上接第16期)前面讲述了各种光探测器的原理及结构.总的说来,IN无增益、灵敏度稍低、要求偏压小、暗电流小、动态范围大,适用于模拟电视传输;而APD有增益,灵敏度高,但要求偏压高,适用于小信号检测和数字信号传输.在CATV应用中以pin光探测器居多,因而此处重点讲述pin光探测器的性能指标及在光接收机中的应用.

关键词： CATV 光网络设备 pin光探测器工作原理灵敏度光接收机

用激光微细加工制作平面型InGaAs/InPpin光探测器

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强激光与粒子束 2005年第1期17卷 13-16页

作者：吴云峰廖云叶玉堂焦世龙张雪琴电子科技大学光电信息学院四川成都610054

采用激光微细加工技术来制作单片集成光接收机的探测器,在制作过程中,用固态杂质源10.6 μm激光诱导Zn扩散工艺来进行探测器的p 区掺杂。制作出平面型顶部入射的InGaAs/InPpin光探测器, 响应度为0.21A/W。分析了激光诱导扩散中... 详细信息

采用激光微细加工技术来制作单片集成光接收机的探测器,在制作过程中,用固态杂质源10.6 μm激光诱导Zn扩散工艺来进行探测器的p 区掺杂。制作出平面型顶部入射的InGaAs/InPpin光探测器, 响应度为0.21A/W。分析了激光诱导扩散中影响探测器性能的因素,因此提出了扩散温度自动控制、扩散区温度分布均匀化及激光焦斑与扩散区精确对准等相应的改进方法。

关键词：激光微细加工单片集成光接收机 pin光探测器激光诱导扩散

基于光探测器位移损伤效应的卫星光通信误码率特性研究

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半导体光电 2013年第6期34卷 1039-1042,1062页

作者：刘韵赵尚弘杨生胜李勇军强若馨空军工程大学信息与导航学院西安710077 兰州空间技术物理研究所兰州730000

分析了空间电离辐射的位移损伤效应影响下InGaAs pin光探测器暗电流的损伤特性,在此基础上建立了强度调制直接检测模式的卫星光通信系统误码率模型。仿真结果表明:暗电流与辐照注量近似呈对数线性变化;误码率在辐照注量小于108 cm-2时... 详细信息

分析了空间电离辐射的位移损伤效应影响下InGaAs pin光探测器暗电流的损伤特性,在此基础上建立了强度调制直接检测模式的卫星光通信系统误码率模型。仿真结果表明:暗电流与辐照注量近似呈对数线性变化;误码率在辐照注量小于108 cm-2时维持在10-9之下,当辐照注量大于108 cm-2后加速上升。结合仿真结果,讨论了判决阈值对误码率的影响,得出在辐照强度为10-9 cm-2时,若判决阈值取5.7×10-7 A,则误码率降低约4个量级,较好地提高了通信质量。

关键词：误码率位移损伤效应 pin光探测器暗电流判决阈值

基于光探测器空间辐射效应的卫星光通信系统误码率特性

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光子学报 2014年第S1期43卷 124-128页

作者：刘韵赵尚弘杨生胜李勇军强若馨空军工程大学信息与导航学院西安710077 兰州空间技术物理研究所兰州730000

通过对空间辐射环境中pin光探测器损伤机理的分析,得到了光电流与暗电流在辐照条件下的变化规律.在此基础上,建立了基于pin光探测器空间辐射效应的卫星光通信系统误码率模型.仿真得出,辐照强度约为5×104 Gy和8×104 Gy时,50MeV质子和10... 详细信息

通过对空间辐射环境中pin光探测器损伤机理的分析,得到了光电流与暗电流在辐照条件下的变化规律.在此基础上,建立了基于pin光探测器空间辐射效应的卫星光通信系统误码率模型.仿真得出,辐照强度约为5×104 Gy和8×104 Gy时,50MeV质子和10MeV质子辐照条件下的系统误码率先后达到10-6;在5×105 Gy^6×105 Gy范围内,电子与Gamma射线辐照下的误码率亦达到10-6.结合系统误码率的损伤机理,进一步研究了判决阈值对误码率的影响.结果表明,辐照强度为1MGy时,判决阈值由4.3×10-7 A上升至5.5×10-7 A,能够使误码率降低近3个量级.因此,适当选取判决阈值能够有效的改善系统误码率情况.

关键词：卫星光通信 pin光探测器误码率空间辐射环境判决阈值

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光探测器偏压调制技术的理论研究（英文）

光子学报 2019年第5期48卷 42-51页

作者：徐晓慧黄永清段晓峰刘凯任晓敏北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室

为了简化和改善光载无线通信系统,提出了一种光探测器偏压调制技术,利用pin光探测器(pin-PD)和单行载流子光探测器(UTC-PD)的输出光电流随偏压变化的特性进行调制.采用光探测器偏置调制技术,光电探测和调制可以在一个光探测器上同时实现... 详细信息

为了简化和改善光载无线通信系统,提出了一种光探测器偏压调制技术,利用pin光探测器(pin-PD)和单行载流子光探测器(UTC-PD)的输出光电流随偏压变化的特性进行调制.采用光探测器偏置调制技术,光电探测和调制可以在一个光探测器上同时实现.研究表明当入射光功率为2.93dBm时,pin-PD在10GHz射频副载波上的调制带宽为800MHz,UTC-PD在150GHz射频副载波上的调制带宽为18.75GHz.调制带宽随入射光功率的增大而增大,当入射光功率为12.93dBm时,UTC-PD在150GHz射频副载波上的调制带宽可达25GHz.调制深度与正弦偏压调制信号的最小值有关.

关键词： pin光探测器单行载流子光探测器非线性偏压调制光载无线通信