光电探测器的基本工作机理包括三个过程:(1)光生载流子在光照下产生;(2)载流子扩散或漂移形成电流;(3)光电流在放大电路中放大并转换为电压信号。当探测器表面有光照射时,如果材料禁带宽度小于入射光光子的能量即Eg<hv,则价带电子可以跃迁到导带形成光电流。当光在半导体中传输时,光波的能量随着传播会逐渐衰减,其原因是光子在半导体中产生了吸收。半导体对光子的吸收主要的吸收为本征吸收,本征吸收分为直接跃迁和间接跃迁。通过测试半导体的本征吸收光谱除了可以得到半导体的禁带宽度等信息外,还可以用来分辨直接带隙半导体和间接带隙半导体。本征吸收导致材料的吸收系数通常比较高,由于半导体的能带结构所以半导体具有连续的吸收谱。从吸收谱可以看出,当本征吸收开始时,半导体的吸收谱有一明显的吸收边。但是对于硅材料,由于其是间接带隙材料,与三五族材料相比跃迁几率较低,因而只有非常小的吸收系数,同时导致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。光电探测器必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配。石岩相干接收机光电探测器零售价
相干光通信的理论和实验始于80年代。由于相干光通信系统被公认为具有灵敏度高的优势,各国在相干光传输技术上做了大量研究工作。经过十年的研究,相干光通信进入实用阶段。英美日等国相继进行了一系列相干光通信实验。AT&T及Bell公司于1989和1990年在宾州的罗灵—克里克地面站与森伯里枢纽站间先后进行了1.3μm和1.55μm波长的1.7Gbit/sFSK现场无中继相干传输实验,相距35公里,接收灵敏度达到-41.5dBm。NTT公司于1990年在濑户内陆海的大分—尹予和吴站之间进行了2.5Gbit/sCPFSK相干传输实验,总长431公里。直到19世纪80年代末,EDFA和WDM技术的发展,使得相干光通信技术的发展缓慢下来。在这段时期,灵敏度和每个通道的信息容量已经不再备受关注。然而,直接检测的WDM系统经过二十年的发展和广泛应用后,新的征兆开始出现,标志着相干光传输技术的应用将再次受到重视。在数字通信方面,扩大C波段放大器的容量,克服光纤色散效应的恶化,以及增加自由空间传输的容量和范围已成为重要的考虑因素。在模拟通信方面,灵敏度和动态范围成为系统的关键参数,而他们都能通过相关光通信技术得到很大改善。石岩相干接收机光电探测器零售价激光就是─种相干光。
光电二极管的工作原理同光电池一样,都是基于PN结的光伏效应工作的。主要特点是结区面积小,通常工作于反偏置状态。因此内建电场很强,结区较宽,结电容小,因此频率特性爷比光电池好,但光电流较小。PIN光电二极管PN半导体中间夹了一层本征半导体,由于本征半导体近似于介质,相当于增大了NPNj结之间的距离,使结电容变小。PN半导体中耗尽层宽度随反向电压增加而加宽,将P区做得很薄,由于I层的存在,入射光子只能在I层被吸收,因此在I层形成高电场区,I区的光电子在强电场下加速运动,使得载流子渡越时间非常短,因此可以有效减小时间常数,提高工作频率特性。
光电探测器是一种受光器件,具有光电变换功能。光敏器件的种类繁多,有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光晶闸管、集成光敏器件等;有雪崩型的及非雪崩型的;有PN结型、PIN结型及异质结型的等。由于光电探测器的响应速度快,体积小,暗电流小,使之在光纤通讯系统、光纤测试系统、光纤传感器、光隔离器、彩电光纤传输、电视图象传输、快速光源的光探测器、微弱光信号的探测、激光测距仪的接收器件、高压电路中的光电测量及光电互感器、计算机数据传输、光电自动控制及光测量等方面得到了广泛应用。半导体光电探测器是用半导体材料制作的能接收和探测光辐射的器件。光照射到器件的光敏区时,它就能将光信号转变成电信号,是一种光电转换功能的测光元件。它在国家防御和工农业生产中有着重要和较广的应用。半导体光电探测器可分为光电导型和光伏型两种。光电导型是指各种半导体光电导管,即光敏电阻;光伏型包括光电池、P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等。在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。
雪崩光电二级管(APD)是得用光生载流子在高电场区内的雪崩效应而获得光电流增益,具有灵敏度高、响应快等优点,通常用于激光测距、激光雷达、弱光检测(非线性)。APD雪崩倍增的过程是:当光电二极管的p-n结加相当大的反向偏压时,在耗尽层内将产生一个很高的电场,它足以使在强电场区漂移的光生载流子获得充分的动能,通过与晶格原子碰撞将产生新的电子-空穴对。新的电子-空穴对在强电场作用下,分别向相反的方向运动,在运动过程中又可能与原子碰撞再一次产生新的电子-空穴对。如此反复,形成雪崩式的载流子倍增加。这个过程就是APD的工作基础。APD一般在略低于反向南穿电压值的反偏压下工作。在无光照时,p-n结不会发生雪崩倍增效应。但结区一旦有光照射,激发出的光生载流子就被临界强电场加速而导致雪崩倍增。若反向偏压大于反向击穿电压时,光电流的增益可达(十的六次方)即发生“自持雪崩倍增”。由于这时出现的散粒噪声可增大到放大器的噪声水平,以致使器件无法使用。光生伏特的效应是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。石岩相干接收机光电探测器零售价
光子型探测器是有选择性响应波长的探测器件。石岩相干接收机光电探测器零售价
数字相干接收技术使得光传输系统具有足够的色散容限和偏振模容限,无需考虑线路传输上的色度色散和偏振模色散的影响,这给网络建设和运维带来一系列好处。工作原理在发送端,采用外调制方式将信号调制到光载波上进行传输。当信号光传输到达接收端时,首先与─本振光信号进行相干耦合,然后由平衡接收机进行探测。相干光通信根据本振光频率与信号光频率不等或相等,可分为外差检测和零差检测。前者光信号经光电转换后获得旳是中频信号,还需二次解调才能被转换成基带信号。后者光信号经光电转换后被直接转换成基带信号,不用二次解调,但它要求本振光频率与信号光频率严格匹配,并且要求本振光与信号光旳相位锁定。石岩相干接收机光电探测器零售价
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