SU756517A1 - Способ детектирования оптических сигналов • 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к оптической связи и оптоэлектронике и может использоваться при детектировании оптического сигнала.

Известен способ детектирования оптических сигналов, заключающийся в использовании внешнего фотоэффекта, и приборы на его основе ФЭУ, ФЭУЛБВ и т.д. [1] .

Недостатками известного способа являются низкая квантовая эффективность, высокие питающие напряжения (тысячи вольт),.отсутствие спектральной и пространственной селективности принимаемых сигналов, малая величина средней выходной мощности, поглощение оптического сигнала при детектировании.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ детектирования оптических сигналов, при котором подают запирающее напряжение смещения на р-η переход вводят регистрирующее излучение в р-η переход и регистрируют изменение протекающего через него тока [2} .

Недостатками этого способа является то, что при детектировании в р-η переходе оптического сигнала происходит его поглощение причем, чем

2

выше квантовая эффективность фотодиода, тем большая часть света поглоща ется в нем, мощность электрических сигналов, возникающих при детектировании оптических импульсов, ограничена в быстродействующих фотодетекторах средней величиной протекающего тока, не превышающего несколько сот ΙΦ мкВт, это ограничение возникает г вследствие возникновения объемного пространственного заряда и возможное ти теплового пробоя, необходимость применять в быстродействующих приемниках высокие напряжения питания (несколько десятков и сотен вольт) ! из-за широкой полосы поглощения частот, составляющей тысячи ангстрем, отсутствует спектральная селекция принимаемых сигналов, обычно находяшихся в полосе, не превышающей нескольких ангстрем, фотоотклик в фотоприемникё возникает при попадании в него излучения, приходящего __ в большом диапазоне углов (обычно +80°) , поэтому для уменьшения влиянйя излучения, приходящего из направ лений, несовпадающих с направлением регистрируемого излучения, ( например рассеянное излучение в оптической ин· тегральной схеме), необходимо приЛ

шение падения напряжения на лазерном

диоде. Уменьшение напряжения на диоде приводит к увеличению тока,

протекающего в последовательной цепи.

756517

менять внешние диафрагмы или специальные фильтры мод. Кроме того, внутреннее сопротивление фотодиода, как источника тока, отдающего электрическую мощность во внешнюю цепь, велико (более нескольких мОм). Поэтому эффективность передачи энергии к низкоомным нагрузкам типа коаксиальный кабель, светодиод или полупроводниковый лазер мала.

Целью изобретения является устранение поглощения оптического сигнала при детектировании.

Поставленная цель достигаете^ тем, что в р-п переходе формируют инверсную населенность путем подачи отпирающего напряжения' на р-п переход.

Физика процессов, используемых в предлагаемом способе, заключается в том, что оптический сигнал при распространении в среде с инверсной населенностью вызывает индуцированную рекомбинацию.

Вследствие применения р-п перехода, смещенного в прямом направлении, , полное падение напряжения на нем обычно не превышает 2-3 В, что исключает необходимость применения высоковольтных источников питания.

Усиление оптических сигналов в р-п переходе происходит в ограниченном спектральном диапазоне, который может быть дополнительно сужен созданием регенеративного режима работы в естественном резонаторе ФабриПеро. Поэтому необходимость в применении дополнительных внешних оптических фильтров в данном способе отсутствует.

Оптический волновод р-п перехода, в котором распространяются оптические сигналы, является пространственным (модовым) фильтром, так как в нем могут распространяться лишь лучи, введенные под углом, меньшим критического, для данного волновода.

В результате этого процесса происходит усиление света (а не поглощение как в· известном способе). Кроме того, вследствие увеличения индуцированной рекомбинации уменьшается концентрация электродов и дырок в р-п переходе. Уменьшение концентрации электронов и дырок описывается уменьшением соответствующих квазиуровней Ферми и вызывает умень5 Величина изменения тока а I, протекающего через р-п переход,под действием входного сигнала с мощностью ДР, определяется по формуле

10

дЗ е-др

Ια-ο,

15 где 1 — заряд электрона,

Ь — постоянная Планка,

3 — частота излучения,

С — коэффициент усиления оптических сигналов, проходящих

„ по р-п переходу.

Изменение тока в цепи при мощности входного сигнала в единицы мВт, коэффициенте усиления, равным 100, может достигать сотен мА.

Вследствие малого внутреннего

25 сопротивления р-п перехода, работающего при прямом смещении, передача электрических сигналов от него к светодиодам, лазерным диодам и другим низкоомным нагрузкам происходит

30 с высокой эффективностью.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   35 Способ детектирования оптических сигналов, при котором подают запирающее напряжение смещения на р-п переход, вводят регистрирующее излучение в р-п переход и регистрируют

   ... изменение протекающего через него тока, отличающийся тем, что, с целью устранения поглощения оптического сигнала, при детектировании в р-п переходе формируют инверсную населенность путем подачи

   45 отпирающего напряжения на р-п переход.