JP2017147428A - 量子カスケード検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、上記式において、kBはボルツマン定数、Tは素子温度、Δfは帯域幅(ここではΔf=1としてよい)、Rは素子抵抗である。この式(1)より、ノイズ電流を抑えてS/N特性を向上するためには、素子抵抗を高める必要があることがわかる。
ここで、上記式において、vsは出力信号電圧、vnはノイズ電圧(量子カスケード検出器においては、式(1)で示したノイズ電流と素子抵抗との積)、Pは単位面積当たりの入射光のエネルギー、Aは受光面積、Δfはノイズの帯域幅(ここではΔf=1としてよい)である。
2A…量子カスケードレーザ(QCL)、36、37…レンズ、50…光源部、51…レンズ、52…電源、55…吸収部、56…マルチパスセル、57、58…ミラー、60…検出部、61…レンズ、62…電流アンプ、65…信号処理部、66…計測器、67…制御装置。
Claims (8)
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、吸収井戸層として機能する第1井戸層を含むn個(ただし、nは3以上の整数)の量子井戸層、及びn個の量子障壁層からなる単位積層体が多段に積層されることで、前記第1井戸層を含みサブバンド間吸収によって被検出光を検出する吸収領域と、前記サブバンド間吸収によって励起された電子を輸送する輸送領域とが交互に積層されたカスケード構造が形成された活性層と、
前記活性層及び前記半導体基板の間に設けられ、前記活性層よりも低い屈折率を有する下部クラッド層と、
前記下部クラッド層及び前記半導体基板の間に設けられた下部金属層と、
前記活性層に対して前記半導体基板とは反対側に設けられ、前記活性層よりも低い屈折率を有する上部クラッド層と、
前記上部クラッド層に対して前記活性層とは反対側に設けられた上部金属層とを備え、
前記活性層、前記下部クラッド層、及び前記上部クラッド層による導波路構造における導波方向にある第1端面及び第2端面のうちの前記第1端面が、前記被検出光の入射面となっていることを特徴とする量子カスケード検出器。 - 前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層のそれぞれは、2μm以上10μm以下の層厚を有することを特徴とする請求項1記載の量子カスケード検出器。
- 前記活性層は、1μm以上の層厚を有することを特徴とする請求項1または2記載の量子カスケード検出器。
- 前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層のそれぞれにおいて、不純物のドーピング密度が5×1016cm−3以上2×1017cm−3以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の量子カスケード検出器。
- 前記活性層において、不純物のドーピング密度が1×1017cm−3以上9×1017cm−3以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の量子カスケード検出器。
- 前記半導体基板を含む基体部と、前記活性層を含んで前記基体部上に設けられ、前記導波路構造における前記導波方向にストライプ状に延びるメサ部とを有するメサ構造に構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の量子カスケード検出器。
- 前記導波路構造における前記第1端面に、前記被検出光に対する反射率を低減する反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の量子カスケード検出器。
- 前記導波路構造における前記第2端面に、前記被検出光に対する反射率を増大する反射膜が形成されており、前記第2端面が、前記被検出光の反射面となっていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の量子カスケード検出器。
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