Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nowy proces konwersji i wzmacniania sygnału optycznego

jacu007 25 Sty 2015 16:14 1497 0
  • Nowy proces konwersji i wzmacniania sygnału optycznegoNowy proces wzmacniania sygnału opracowany przez zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, może dać podstawy do stworzenia nowej generacji urządzeń elektronicznych i fotonicznych.

    „Przez wiele lat przemysł półprzewodnikowy dokonywał konwersji optycznej za pomocą fotodetektorów, wykorzystując następnie wzmacniacze o niskim szumie do odpowiedniej zamiany tych sygnałów na elektryczne i wzmocnienia ich tak, aby umożliwić odczyt i zdekodowanie informacji” - wyjaśnił Yu-Hwa Lo profesor elektroniki amerykańskiego uniwersytetu.

    Najwyższą czułość osiąga się przez połączenie wzmacniacza elektronicznego z fotodetektorem wykorzystującym wewnętrzny mechanizm wzmocnienia dla zrównoważenia szumu termicznego wzmacniacza elektronicznego i szumu śrutowego fotodetektora.

    „Fotodetektory lawinowe, które wykorzystują proces jonizacji zderzeniowej, stały się przez wiele dziesięcioleci chętnie stosowanymi układami w łączach optycznych” - powiedział profesor Lo. Ponieważ jednak proces ten ma wiele wad, zespól naukowców szukał bardziej wydajnej techniki wzmacniania sygnału optycznego, która mogłaby pracować z mniejszym napięciem i niższym szumem niż w przypadku obecnych metod.

    „Po wielu badaniach udało nam się znaleźć taki mechanizm – proces ciągłego wzbudzania CEP (cycling excitation process).”

    Główną część takiego układu stanowi złącze p/n podobne do tych, jakie spotyka się w dzisiejszych układach półprzewodnikowych. „Jedyną unikalną cechą jest to, że obie strony złącza p/n zawierają znaczne ilości domieszkowania - duże ilości donorów występujące w obszarze „p” jak również duże ilości akceptorów w obszarze „n” - wyjaśnia Lo.

    Znaczne ilości domieszek w skompensowanym złączu p/n umożliwiają przeprowadzanie bardzo wydajnego procesu wzmacniania. Elektrony lub dziury przepływają przez warstwę zaporową, wzmacniając energię kinetyczną, co z kolei powoduje wzbudzanie nowych par elektron-dziura z wykorzystaniem kompensujących domieszek jako stanów pośrednich.

    „Elektron o ściśle określonej energii może wybić elektron domieszki akceptorowej do pasma przewodzenia, a następnie zabsorbowany foton oddziałuje z brakującym elektronem pasma walencyjnego – powodując generację pary dziura-elektron” - powiedział jeden z naukowców. „Proces ten zachodzi po obu stronach złącza, powodując cykliczne wzbudzanie par dziura–elektron, co daje możliwość osiągania dużego wzmocnienia.”

    Kluczowym odkryciem i innowacją dla tego rodzaju procesu wzmocnienia jest wykorzystanie domieszek kompensujących złącze, jako pośrednich etapów do generacji par dziura-elektron. „Stany elektronowe domieszki są określone, tak więc zachowanie momentu, który limituje wydajność konwencjonalnego wpływu jonizacji, można znacznie złagodzić, co prowadzi do wyższego i bardziej efektywnego wzmocnienia sygnału przy niższym napięciu”, dodaje Lo.

    W dalszej pracy zespół chce zastosować podobny mechanizm do innych urządzeń i systemów półprzewodnikowych.

    „Dzięki wydajnemu mechanizmowi wzmocnienia, przy napięciu zgodnym z poziomami napięć układów CMOS, możliwe będzie wytwarzanie tanich urządzeń do komunikacji i obrazowania” - kontynuuje Lo.

    Źródła:
    http://www.aip.org/publishing/journal-highlig...-process-set-transform-communications-imaging
    http://www.newelectronics.co.uk/electronics-n...ctronic-and-photonic-devices-says-team/72619/