重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院 微电子系, 重庆 400065
采用标准的0.18μm CMOS工艺, 设计了一种新型的应用于可见光通信系统的雪崩光电二极管(APD)。相较于传统的CMOS APD, 该器件在深n阱/p衬底的结构基础上增加一层p阱, 再在其上分别离子注入一层n+/p+层作为器件的雪崩击穿层, 并且采用STI结构来防止器件边缘过早击穿。仿真结果表明, 器件的雪崩击穿电压为9.9V, 暗电流为1×10-12A, 3dB带宽为5.9GHz, 响应度为1.2A/W。由于STI保护环和短接深n阱/p衬底的结构设计, 器件暗电流较传统结构CMOS APD降低了2个量级, 且带宽提高了约10%。
雪崩光电二极管 可见光通信 pn结 STI保护环 带宽 响应度 avalanche photodiodes visible light communication CMOS CMOS pn junction STI guard ring bandwidth responsivity
：提出了一种高带宽的硅基CMOS雪崩光电二极管(APD)器件。该器件在N阱/P衬底基本结构的基础上，增加一个N型深掩埋层，并在该掩埋层单独加上电压，以减小载流子的输运时间。通过理论分析确定了器件的结构参数，通过器件性能的仿真分析对相关参数进行了优化设计。仿真结果表明：采用标准0.18 μm CMOS工艺，所设计的APD器件的窗口尺寸大小为20 μm×20 μm，在反向偏压为16.3 V时，器件的雪崩增益为20，响应度为0.47 A/W，3 dB带宽为8.6 GHz。
雪崩光电二极管 带宽 avalanche photodetector(APD) CMOS APD CMOS APD frequency bandwidth
对硅基PIN光电探测器器件模型进行了理论分析，讨论了硅基PIN光电探测器的IV特性与器件的i层厚度和整体宽度的变化关系，并进行了仿真分析。实验结果表明，随着i层厚度从5μm增加到70μm，器件的正向电流逐步减小，且i层厚度与其正向电流成反比；随着器件宽度从50μm增加到90μm，器件的正向电流逐步增大，且器件宽度与其正向电流成正比；引入保护环结构可以明显降低器件的暗电流。对PIN器件的结构参数进行了优化设计，结果表明在所设置的器件工艺条件下，当器件的i层厚度为50μm、整体宽度为70μm时，器件的性能最佳。
硅基PIN 光电探测器 器件结构参数 IV特性 silicon PIN photodetector structural parameters IV characteristics
设计了一种基于绝缘硅材料的超小微环相移器, 能够在自由频谱范围内实现2π相移的同时相移达到最佳线性化.根据全通微环谐振器的相移特性可知, 在临界耦合点时微环谐振器达到π的相移, 在过耦合领域达到2π相移.分析了直波导宽度及间距两个参量, 用精细度F表征间距, 讨论了由于这两个参量变化对微环谐振器相移的影响, 并且给出了设计的相移范围和相应的功率变化.实验结果表明: 若采用40 GHz的射频信号, 设计的微环相移器射频相移范围为0~4 rad, 功率变化不到6 dB.
绝缘硅 微环相移器 射频相移 射频功率 Silicon-on-insulator Micro-ring phase shifter Radio frequency phase shift Radio frequency power
在利用高密度线性阵列探测器成像时, 探测阵列单元间的串扰将直接影响器件的成像质量。文章对厚度为100μm的背照式PIN光电探测器线性阵列的电串扰特性进行了分析, 通过Silvaco TCAD器件仿真软件对阵列的暗电流和光电流进行了仿真, 分析了像元间的电串扰特性, 同时对比分析了保护环结构对器件的暗电流和电串扰特性的影响。仿真结果表明, 保护环结构器件的暗电流和电串扰性能均优于无保护环的结构, 在有保护环时PIN器件的串扰是无保护环结构的1/5。
PIN探测器阵列 串扰 保护环 PIN photodiode array crosstalk guard ring
PIN四象限探测器在应用过程中对其输出一致性的要求很高。文章讨论了影响PIN四象限探测器输出一致性的各种因素, 并有针对性地提出了相应的改进措施。通过仿真分析, 对PIN器件的各项参数进行了优化设计, 并制作出了可工作在1060nm波长、50V偏压下的PIN四象限探测器, 其每个象限响应度达到0.3A/W, 暗电流小于50nA, 四个象限输出不一致性小于10%。然后通过对单个芯片的四个象限分别进行放大电路的安装调试, 制作出了输出不一致性小于3%的四象限探测器器件。
四象限探测器 输出特性 精确度 four quadrant detector output characteristics accuracy
小波变换具有良好的多分辨分析特性，可用于可见光图像与红外图像的图像融合。一般情况下，对于分解后得到的低频分量采用加权平均的方法来进行简单处理，这对融合后图像的对比度和视觉效果有很大的影响。采用基于小波变换的图像融合算法来分别处理分解后的低频分量和高频分量，并与其他融合方法进行分析比较。实验结果表明,使用所提出的算法进行融合后的图像内容清晰,具有增强图像的空间细节能力, 提高图像分辨效果和人眼对场景目标的发现和识别概率,在不影响互信息量值的情况下，融合后图像的边缘保持度提高了将近2倍。
图像融合 小波变换 统计模型 红外图像 image fusion wavelet transform statistical model infrared image
