高速光探測器性能的測量研究.pdf

1、本論文的研究工作是圍繞以任曉敏教授為首席科學家的國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)項目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結構工藝創(chuàng)新與基礎研究”(項目編號：2003CB314900)中課題l“單片集成光電子器件的異質兼容理論與重要結構工藝創(chuàng)新”(項目編號：2003CB314901)；國家自然基金重點項目“Gahs、InP基功能楔型結構材料工藝研究及在新型光電子器件中的應用(延續(xù))”(項目批準號：90601002)；“高等學校學科

2、創(chuàng)新引智計劃資助”(Supported by the 111 Project)第二批建設項目：“通信與網(wǎng)絡核心技術創(chuàng)新引智基地”項目(項目編號：B07005)以及教育部“長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃"資助(No.IRT0609)展開工作的。 隨著信息技術的不斷發(fā)展，光纖通信技術在不斷的向高速的方向演進。作為光纖通信系統(tǒng)核心器件一光探測器，它的各種參數(shù)，包括暗電流、光電轉換效率、頻率響應特性、非線性特性等，都需要進行精確的測量和分析

3、，來進一步指導光探測器的設計。本論文圍繞光探測器芯片的基本參數(shù)測量及光探測器頻率響應測量的兩種最普遍的方法--矢量分析儀法和光外差法進行了理論上的分析及相關的實驗驗證，取得的成果如下： 1.總結分析了光探測器芯片的各種重要參數(shù)，包括Ⅰ-Ⅴ特性、暗電流、光電轉換效率、頻率響應特性的定義及相應的測試方法，特別是通過測量結果分析出光探測器性能影響。 2.對光波器件分析儀法測量光探測器頻率響應的原理進行推導分析，得到光探測器S參

4、數(shù)的意義。分析了光波器件分析儀法的校準方案，并用此法對實驗室研制的PIN光探測器進行了測試。并基于測試結果完成光探測器小信號模型的參數(shù)提取。 3.通過實驗證明了光外差法測量光探測器頻率響應特性的一種校準方法的有效性。首先根據(jù)光外差法的基本原理推導了光探測器頻率響應的表達式。發(fā)現(xiàn)了激光器調諧過程中的輸出不穩(wěn)定性是影響光外差法測量光探測器頻率響應特性結果準確性的主要原因。 通過實驗逐一比較了采用與沒有采用相應校準方法的結果，