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光通信用不同增益材料雪崩光电二极管的研究

作　者: 莫秋燕
导　师: 赵彦立
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: APD 噪声灵敏度频率响应
分类号: TN364.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 38次
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内容摘要

本论文主要研究雪崩光电二极管(APD)的频率响应及接收机的噪声和灵敏度特性。吸收层、渐变层、电荷层和倍增层分离结构雪崩光电二极管(Separate Absorption, Grading, Charge and Multiplication Avalanche Photodiode),即SAGCM-APD,包括InP/InGaAs(磷化铟/铟镓砷)、InAlAs/InGaAs(铟铝砷/铟镓砷)和Si/Ge(硅/锗) SAGCM-APD是光通信领域近年来研究的热点。随着传输速率的不断提高,光接收机的噪声及灵敏度特性的研究变得尤为重要。本论文建立APD的等效电路模型,利用PSPICE仿真软件,对APD与跨阻放大器TIA组成的光接收机的噪声特性进行仿真,并对APD-FET(场效应管)组件的灵敏度特性进行了探讨,通过仿真,总结出不同材料的APD及其结构参数变化对光接收机的噪声及灵敏度特性的影响。最后,本论文应用APD的频率响应电路模型,系统地研究了不同倍增材料,包括InP、InAlAs和Si,以及正入射、波导型和谐振腔型结构的APD的频率响应特性。进一步分析了APD吸收层厚度、光敏面大小、寄生参数、入射方向、电压等各项参数对带宽的影响。仿真结果表明:Si/Ge APD与其他两种材料APD相比,具有明显的优越性;波导与谐振腔结构比正入射结构的APD性能更佳。本文所研究的电路模型可以直接应用在电路模拟软件中,相比简单的APD模型,该模型更接近APD的实际性能,对APD的结构优化设计具有重要的指导意义。?

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 光纤通信的发展  8-9
  1.2 光探测器  9-10
  1.3 雪崩光电二极管(APD)的发展  10
  1.4 本文主要内容  10-11
  1.5 本文目的及意义  11-12
2 雪崩光电二极管的结构及性能  12-21
  2.1 APD 的材料  12-13
  2.2 APD 结构  13-17
  2.3 APD 的特性参数  17-20
  2.4 本章小结  20-21
3 光接收机的噪声和灵敏度特性  21-50
  3.1 APD 等效电路模型  21-33
  3.2 前置放大器  33-35
  3.3 光接收机  35-43
  3.4 光接收机的灵敏度特性  43-49
  3.5 本章小结  49-50
4 通信用APD 的频率响应特性研究  50-69
  4.1 APD 的频率响应等效模型研究现状  50-51
  4.2 频响的物理模型  51-56
  4.3 电路模型  56-62
  4.4 ADS 仿真  62
  4.5 仿真结果讨论  62-68
  4.6 本章小结  68-69
5 总结与展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-80
附录一硕士期间发表论文  80

光通信用不同增益材料雪崩光电二极管的研究

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