آشکارسازهای نوری پرسرعت توسط ... معرفی می‌شوند.آشکارسازهای نوری InGaAs
آشکارسازهای نوری پرسرعتدر زمینه ارتباطات نوری، عمدتاً شامل آشکارسازهای نوری InGaAs نوع III-V و Si و Ge/ با پوشش کامل IV هستند.آشکارسازهای نوری Si. اولی یک آشکارساز مادون قرمز نزدیک سنتی است که مدت‌هاست غالب بوده است، در حالی که دومی برای تبدیل شدن به یک ستاره در حال ظهور، به فناوری نوری سیلیکون متکی است و در سال‌های اخیر به نقطه داغی در زمینه تحقیقات بین‌المللی اپتوالکترونیک تبدیل شده است. علاوه بر این، آشکارسازهای جدید مبتنی بر مواد پروسکایت، آلی و دوبعدی به دلیل مزایای پردازش آسان، انعطاف‌پذیری خوب و خواص قابل تنظیم، به سرعت در حال توسعه هستند. تفاوت‌های قابل توجهی بین این آشکارسازهای جدید و آشکارسازهای نوری معدنی سنتی در خواص مواد و فرآیندهای تولید وجود دارد. آشکارسازهای پروسکایت دارای ویژگی‌های جذب نور عالی و ظرفیت انتقال بار کارآمد هستند، آشکارسازهای مواد آلی به دلیل هزینه کم و الکترون‌های انعطاف‌پذیر خود به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند و آشکارسازهای مواد دوبعدی به دلیل خواص فیزیکی منحصر به فرد و تحرک بالای حامل‌ها توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. با این حال، در مقایسه با آشکارسازهای InGaAs و Si/Ge، آشکارسازهای جدید هنوز از نظر پایداری بلندمدت، بلوغ تولید و ادغام نیاز به بهبود دارند.
InGaAs یکی از مواد ایده‌آل برای تحقق آشکارسازهای نوری با سرعت و پاسخ بالا است. اول از همه، InGaAs یک ماده نیمه‌هادی با شکاف باند مستقیم است و پهنای شکاف باند آن را می‌توان با نسبت بین In و Ga تنظیم کرد تا به تشخیص سیگنال‌های نوری با طول موج‌های مختلف دست یافت. در میان آنها، In0.53Ga0.47As کاملاً با شبکه زیرلایه InP مطابقت دارد و ضریب جذب نور زیادی در باند ارتباط نوری دارد که بیشترین کاربرد را در تهیه...آشکارسازهای نوریو جریان تاریک و عملکرد پاسخگویی نیز بهترین هستند. ثانیاً، مواد InGaAs و InP هر دو سرعت رانش الکترون بالایی دارند و سرعت رانش الکترون اشباع آنها حدود 1×107 سانتی‌متر بر ثانیه است. در عین حال، مواد InGaAs و InP تحت میدان الکتریکی خاص، اثر جهش سرعت الکترون دارند. سرعت جهش را می‌توان به 4×107 سانتی‌متر بر ثانیه و 6×107 سانتی‌متر بر ثانیه تقسیم کرد که برای دستیابی به پهنای باند حامل بزرگتر با محدودیت زمانی مناسب است. در حال حاضر، آشکارساز نوری InGaAs رایج‌ترین آشکارساز نوری برای ارتباطات نوری است و روش کوپلینگ تابش سطحی بیشتر در بازار استفاده می‌شود و محصولات آشکارساز تابش سطحی 25 گیگابیت بر ثانیه و 56 گیگابیت بر ثانیه نیز محقق شده‌اند. آشکارسازهای تابش سطحی با اندازه کوچکتر، تابش برگشتی و پهنای باند بزرگ نیز توسعه یافته‌اند که عمدتاً برای کاربردهای سرعت بالا و اشباع بالا مناسب هستند. با این حال، کاوشگر تابش سطحی به دلیل حالت کوپلینگ خود محدود است و ادغام آن با سایر دستگاه‌های اپتوالکترونیکی دشوار است. بنابراین، با بهبود الزامات ادغام اپتوالکترونیکی، آشکارسازهای نوری InGaAs جفت‌شده با موجبر با عملکرد عالی و مناسب برای ادغام، به تدریج در کانون توجه تحقیقات قرار گرفته‌اند، که در میان آنها، ماژول‌های کاوشگر نوری InGaAs تجاری 70 گیگاهرتز و 110 گیگاهرتز تقریباً همگی از ساختارهای جفت‌شده با موجبر استفاده می‌کنند. با توجه به مواد زیرلایه مختلف، کاوشگر فوتوالکتریک InGaAs جفت‌شده با موجبر را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: InP و Si. ماده اپیتکسیال روی زیرلایه InP از کیفیت بالایی برخوردار است و برای تهیه دستگاه‌های با کارایی بالا مناسب‌تر است. با این حال، عدم تطابق‌های مختلف بین مواد III-V، مواد InGaAs و زیرلایه‌های Si رشد یافته یا پیوند یافته روی زیرلایه‌های Si منجر به کیفیت نسبتاً ضعیف مواد یا سطح مشترک می‌شود و عملکرد دستگاه هنوز جای زیادی برای بهبود دارد.
زمان ارسال: ۳۱ دسامبر ۲۰۲۴