Ingaas balanserad fotodetektor (balanserad PD), typer, arbetsprincip, funktioner, applikationer

EnIngaas balanserad fotodetektorär en specialiserad fotodetektor som består av två matchadeIndium gallium arsenid (Ingaas)Fotodioder konfigurerade för att arbeta tillsammans för att detektera optiska signaler . Den "balanserade" konfigurationen gör det möjligt för enheten att undertrycka gemensamt brus och förbättra signalkänsligheten, vilket gör det viktigt i högpresterande optisk kommunikation och avkänningssystem .

Typer av Ingaas balanserade fotodetektorer

Diskret balanserad fotodetektor

Två separata Ingaas fotodioder monterade på ett gemensamt underlag eller i ett hus .

Externa kretsar kombinerar sina utgångar för att generera en differentiell signal .

Monolitisk balanserad fotodetektor

Båda fotodioderna är tillverkade på en enda chip eller halvledarskiva .

Erbjuder bättre matchning, reducerad parasitik och förbättrad prestanda .

Höghastighetsbalanserad fotodetektor

Designad för mycket högfrekventa svar (GHz-intervall), lämpligt för kommunikation med hög datahastighet .

Funktioner ofta integrerade transimpedansförstärkare (TIAS) .

Fiberkopplad balanserad fotodetektor

Integrerad med fiberoptiska ingångar för effektiv koppling med optiska fibrer .

Används i fiberoptiska kommunikationssystem för direktfiberanslutning .

Arbetsprincip

Dual Photodiodes installation:

Den balanserade fotodetektorn består av två fotodioder som tar emottvå optiska ingångar.

Dessa ingångar är vanligtvissignaloch enreferens/lokal oscillatorI sammanhängande detekteringssystem eller två komplementära optiska signaler i interferometriska inställningar .

Fotströmsgenerering:

Varje fotodiod konverterar infallande fotoner till fotoledare proportionell mot den mottagna optiska kraften .

Differential signalutgång:

Fotokurnerna från de två dioderna kombineras i endifferentiellt sätt- En fotoledare subtraheras från den andra .

Denna subtraktion avbryter buller med vanligt läge (såsom intensitetsbuller eller bakgrundsljus) som finns lika i båda signalerna .

Bullerundertryckning:

Genom att avvisa buller med vanligt läge förbättrar den balanserade fotodetektorn avsevärtSignal-till-brusförhållande (SNR).

Det är särskilt effektivt att minskalaserintensitetsljudochomgivande ljusstörning.

Höghastighetssvar:

InGaas-material erbjuder hög kvanteffektivitet och snabb bärarsvar i det nästan infraröda området (~ 900–1700 nm), vilket möjliggör höghastighetsdetektering .

Funktioner

Brusavstötning av vanligt läge:Undertrycker brussignaler som är gemensamma för båda ingångarna, vilket förbättrar detektionskänsligheten .

Differential signaldetektering:Konverterar optisk fas- eller amplitudskillnader mellan två insignaler till en elektrisk utgång .

Höghastighetsoptisk signaldetektering:Aktiverar snabb, exakt detektion av modulerade optiska signaler inom telekom och datakommunikation .

Förbättrat dynamiskt intervall:Minskar distorsion och ökar systemdynamiskt intervall genom att balansera de detekterade signalerna .

Sammanhängande upptäckt:Nyckelkomponent i sammanhängande optiska mottagare för fas- och amplituddemodulering .

Interferometrisk avkänning:Används i fiberoptiska sensorer som förlitar sig på att upptäcka interferensmönster .

Ansökningar

Sammanhängande optiska kommunikationssystem

Balanserade fotodetektorer är viktiga i sammanhängande mottagare där den inkommande optiska signalen blandas med en lokal oscillator .

Förbättrar känsligheten och möjliggör upptäckt av fas- och amplitudinformation för avancerade moduleringsformat (QPSK, QAM) .

Fiberoptiska interferometriska sensorer

Används i sensorer somFiber Bragg Gratings (FBGS)ochMach-znder interferometersFör att upptäcka minutförändringar i belastning, temperatur eller tryck genom att mäta fasskillnader .

Kvantoptik och kvantkommunikation

Balanserad detektion används för exakt mätning av kvanttillstånd av ljus, pressade tillstånd eller intrasslade fotoner .

Optisk koherens tomografi (OCT)

Används i biomedicinsk avbildning för att upptäcka störningar mellan referens- och provljusstrålar för högupplösta vävnadsavbildning .

Lidar och varierande

Aktiverar känslig detektion av reflekterade optiska signaler genom att förbättra signal-till-brusförhållandet .

Spektroskopi

Används i Heterodyne- eller Homodyne -detekteringsscheman för känslig spektralanalys .

Mikrovågsfotonik

Konverterar högfrekventa optiska signaler till elektriska signaler med lågt brus för RF- och mikrovågsapplikationer .

Sammanfattningstabell