Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Solid-State Optoelectronics Information Technology, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 College of Electronic and Communication Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
4 Southwest Institute of Technology Physics, Chengdu 610041, China
5 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
6 Weifang Academy of Advanced Opto-electronic Circuits, Weifang 261021, China
In this paper, high-uniformity silicon avalanche photodiode (APD) arrays are reported. Silicon multiple epitaxy technology was used, and the high performance APD arrays based on double-layer epiwafers are achieved for the first time, to the best of our knowledge. A high-uniformity breakdown voltage with a fluctuation of smaller than 3.5 V is obtained for the fabricated APD arrays. The dark currents are below 90 pA for all 128 pixels at unity gain voltage. The pixels in the APD arrays show a gain factor of larger than 300 and a peak responsivity of M = 1 at 850 nm (corresponding to maximum external quantum efficiency of 81%) at room temperature. Quick optical pulse response time was measured, and a corresponding cutoff frequency up to 100 MHz was obtained.
avalanche photodiode arrays silicon multiple epitaxy technology dark current Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 032501
1 宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
2 Atech System, 6110W. Highway 290, Austin, TX 78735, USA
针对行波光电探测器阵列仅提高了光电探测器的输出功率而输出带宽未得到改善的特点, 提出了一种由光电二极管组构成的高性能行波光电探测器阵列新结构.即把两个光电二极管级联后再将两个级联支路并联, 然后在光电二极管组上串联电容构成单个阵列单元, 再按照阵列式结构将这些阵列单元用电感连接起来构成新型行波光电探测器阵列.对比分析了行波光电探测器阵列新旧结构的功率合成、频率响应和回波损耗特性.在应用同等数量二极管的条件下, 新型行波光电探测器阵列输出功率减少了一半, 但工作带宽提高了一倍.此外, 回波损耗随着阵列中应用二极管数目的增加相对于原阵列而言改善得更加明显.研究结果表明, 本文提出的行波光电探测器阵列新结构能够在增加输出功率的同时提高工作带宽, 更好地满足未来光载无线通信对光电探测器高功率宽带宽的需求.
电子电路 光载无线通信 行波探测器阵列 功率合成器件 光纤 光电二极管 频率响应 微带线 Electronic circuit Radio-over-fiber Traveling-wave photodiode arrays Power combiner Fiber Photodiodes Frequency response Microstrip lines
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
盖革模式雪崩光电二极管阵列(G-APDs)是近年来新兴的弱光探测器件。基于盖革模式APD 探测概率的分析，利用卫星激光测距系统的仿真结果，对G-APDs的卫星激光测距系统进行研究。在回波强度为单光子量级、仅考虑探测器暗计数噪声的情况下，相对于单元探测的单光子探测器，采用阵列探测器能够有效的增加回波信号的探测点数；在同样噪声的情况下，回波强度为多光子时，采用阵列探测器能够减少盖革模式探测器探测概率的极大值相对回波光电子数极大值的漂移量；在回波强度为单光子量级，同时考虑天空背景噪声和探测器暗计数噪声时，采用阵列探测器能够有效降低噪声对信号回波的淹没效应。
探测器 盖革模式光电二极管阵列 数值仿真 卫星激光测距
1 中国科学院上海技术物理所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
2 中国科学院研究生院，北京 100039
采用砷(As)掺杂HgCdTe材料研制了响应截止波长为12.5 μm，规格为256×1的长波红外光电二极管阵列.实验设计了一种新的pn结测量方法，测量发现砷掺长波HgCdTe材料离子注入形成pn结深度在3.6~5.3 μm之间，而其最大横向尺寸大约是设计尺寸的1.3倍.实验采用一种改进的表面处理工艺制备了砷掺HgCdTe长波红外光电二极管阵列，获得了良好的电学性能，该工艺与常规表面处理工艺相比可以使器件峰值阻抗提高2个量级，而-0.5 v偏压下的动态电阻可提高约30倍.研究认为，器件性能提高的原因是由于改进工艺可以有效抑制器件表面漏电流.
As掺HgCdT 长波HgCdTe红外光电二极管阵列 伏安特性 表面处理工艺 arsenic doped HgCdTe long-wavelength HgCdTe infrared photodiode arrays electrical characteristic surface processing
长春理工大学光电工程学院， 吉林 长春 130022
激光雷达系统信噪比(SNR)直接影响了系统距离像和强度像的好坏。运用信号相关检测理论，分析了多脉冲积累下的非扫描激光雷达系统信噪比。考虑到雪崩光电二极管（APD）阵列、工作环境因素和激光雷达系统参数等，对多脉冲积累下的信噪比进行了仿真分析。在100个脉冲积累数目下，信噪比提高了9.35 dB，之后随脉冲积累数目的继续增加，信噪比提高的幅度不明显。研究表明：运用脉冲积累这一方法能够提高系统信噪比。
激光技术 激光雷达 信噪比 多脉冲积累 雪崩光电二极管阵列 激光与光电子学进展
2012, 49(5): 051401
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
2 中国科学院研究生院，北京 100039
报道了HgCdTe长波离子注入n+-on-p型光电二极管列阵低能氢等离子体修饰的研究成果.基于采用分子束外延(MBE)技术生长的HgCdTe/CdTe薄膜材料，通过注入窗口的光刻与选择性腐蚀、注入阻挡层的生长、形成光电二极管的B+注入、光电二极管列阵的低能氢等离子体修饰、金属化和铟柱列阵的制备等工艺，得到了氢等离子体修饰的n+-on-p型HgCdTe长波光电二极管列阵.从温度为78 K的电流与电压(I-V)和动态阻抗与电压(R-V)特性曲线中，发现经过低能氢等离子体修饰的HgCdTe红外长波光电二极管列阵动态阻抗极大值比未经过修饰处理的提高了1～2倍，并在反向偏压大于动态阻抗极大值所处的偏压时动态阻抗得到更为明显的提升.这表明低能氢等离子体修饰可以抑制HgCdTe光电二极管列阵暗电流中的带带直接隧穿电流Ibbt和缺陷辅助隧穿电流Itat，从而能提高长波红外焦平面探测器工作的动态范围和探测性能的均匀性.
碲镉汞(HgCdTe) 氢等离子体修饰 光电二极管列阵 暗电流 HgCdTe hydrogen plasma modification photodiode arrays dark current
武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉 430079
介绍了一种利用盖革模式雪崩二极管(G－APD)作为成像单元的新型阵列光电探测器，重点介绍了该新型成像光电探测器的关键技术、器件研发和系统应用的发展状况。G－APD阵列探测器兼具单光子探测灵敏度和皮秒级时间分辨率两大特点，适用于对极微弱光目标的三维成像探测。同时，G－APD阵列探测器又是一种全固态的光电探测器件，不仅体积小、重量轻、可靠性高，而且还可用现有的微光电子工艺进行规模化生产。因此，G－APD阵列是目前阵列光电探测器件的一个重大发展，必将在各种高端光电成像领域获得广泛的应用。
光学器件 光电成像探测 雪崩二极管阵列 盖革模式 单光子成像 三维成像 optical devices photonics image detection avalanche photodiode arrays Geiger-mode single photon image three-dimensional image
长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 长春 130022
介绍了以自扫描光电二极管阵列(SPD)为探测元件的平像场光谱仪。该谱仪采用车尔尼特纳(Czerny-Turner)正交型结构,光谱分辨力为0.5 nm/pixel。介绍了使用标准直流汞灯和标准石英卤素钨灯进行波长定标和辐射定标方法。并利用该平场光谱仪对290～450 nm太阳紫外/大气光谱进行了测量,给出了测量结果。讨论了探测器的特性;为抑制温度对测量结果的影响,探测器两端侧某些像元被物理屏蔽,设置其为背景参考像元即哑元,利用哑元进行实时背景扣除方法来抑制温度漂移、暗电流、暗噪声等因素对测量精度的影响。根据仪器结构讨论了狭缝对谱线的影响,给出了狭缝宽度和谱线宽度的对应关系,并对仪器谱面上的相对测量误差进行了分析。
光谱学 辐射定标 平像场光谱仪 太阳紫外/大气光谱 自扫描光电二极管阵列 哑元
