Brathadóirí fótachódóra agus tonnfhaid scoite

Brathadóirí grianghrafagus tonnfhaid scoite

Díríonn an t-alt seo ar ábhair agus ar phrionsabail oibre fóta-bhrathadóirí (go háirithe an mheicníocht freagartha bunaithe ar theoiric na mbandaí), chomh maith leis na príomhpharaiméadair agus na cásanna feidhme d’ábhair leathsheoltóra éagsúla.
1. Prionsabal lárnach: Oibríonn an fóta-bhrathadóir bunaithe ar an éifeacht fhótaileictreach. Caithfidh na fótóin teagmhais fuinneamh leordhóthanach (níos mó ná leithead bearna an bhanda Eg den ábhar) a iompar chun leictreoin a spreagadh ón mbanda vaileins go dtí an banda seoltachta, rud a chruthaíonn comhartha leictreach inbhraite. Tá fuinneamh na fótóin comhréireach inbhéartach leis an tonnfhad, mar sin tá "tonnfhad scoite" (λ c) ag an mbrathadóir - an tonnfhad uasta is féidir leis freagairt, agus thar an tonnfhad sin ní féidir leis freagairt go héifeachtach. Is féidir an tonnfhad scoite a mheas trí úsáid a bhaint as an bhfoirmle λ c ≈ 1240/Eg (nm), áit a dtomhaistear Eg in eV.
2. Ábhair leathsheoltóra thábhachtacha agus a saintréithe:
Sileacan (Si): leithead bearna banna de thart ar 1.12 eV, tonnfhad scoite de thart ar 1107 nm. Oiriúnach le haghaidh braiteadh tonnfhaid ghearra amhail 850 nm, a úsáidtear go coitianta le haghaidh idirnasc snáithíneach ilmhód gearr-raoin (amhail ionaid sonraí).
Arsaníd ghailliam (GaAs): leithead bearna banda 1.42 eV, tonnfhad scoite de thart ar 873 nm. Oiriúnach don bhanda tonnfhaid 850 nm, is féidir é a chomhtháthú le foinsí solais VCSEL den ábhar céanna ar sliseanna aonair.
Arsaníd ghailliam indiam (InGaAs): Is féidir leithead an bhearna bhanda a choigeartú idir 0.36~1.42 eV, agus clúdaíonn an tonnfhad scoite 873~3542 nm. Is é an t-ábhar braiteora príomhshrutha é do fhuinneoga cumarsáide snáithíní 1310 nm agus 1550 nm, ach teastaíonn foshraith InP uaidh agus tá sé casta a chomhtháthú le ciorcaid bunaithe ar sileacan.
Gearmáiniam (Ge): le leithead bearna banna de thart ar 0.66 eV agus tonnfhad scoite de thart ar 1879 nm. Is féidir leis clúdach a dhéanamh ar 1550 nm go 1625 nm (L-banda) agus tá sé comhoiriúnach le foshraitheanna sileacain, rud a fhágann gur réiteach indéanta é chun freagairt a shíneadh chuig bandaí fada.
Cóimhiotal gearmáiniam sileacain (amhail Si0.5Ge0.5): leithead bearna banda de thart ar 0.96 eV, tonnfhad scoite de thart ar 1292 nm. Trí ghearmáiniam a dhópáil i sileacan, is féidir an tonnfhad freagartha a shíneadh chuig bandaí níos faide ar an tsubstráit sileacain.
3. Comhlachas cásanna iarratais:
Banda 850 nm:Brathadóirí fótachóim sileacainnó is féidir brathadóirí fóta GaAs a úsáid.
Banda 1310/1550 nm:Brathadóirí fótachódóra InGaAsa úsáidtear go príomha. Is féidir le brathadóirí fóta-ghéarmaniam íon nó cóimhiotal sileacain gearmáiniam an raon seo a chlúdach freisin agus tá buntáistí féideartha acu i gcomhtháthú bunaithe ar sileacan.

Tríd is tríd, trí na coincheapa lárnacha maidir le teoiric na mbandaí agus an tonnfhad scoir, rinneadh athbhreithniú córasach ar shaintréithe an fheidhmchláir agus ar raon clúdaigh tonnfhaid ábhar leathsheoltóra éagsúla i bhfóta-bhrathadóirí, agus tugadh le fios an dlúthghaol idir roghnú ábhar, fuinneog tonnfhaid cumarsáide snáthoptaice, agus costas an phróisis chomhtháthaithe.