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波分复用系统中高性能光探测器高速性能和测量方法的研究

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第一章绪论

1.1研究的背景和意义

1.2论文结构安排

参考文献

第二章 光探测器及相关参数测量基础

2.1光探测器基本原理

2.2光探测器的重要参数测量

2.2.1 暗电流

2.2.2量子效率

2.2.3 I-V曲线

2.2.4高速性能

2.2.5调谐性能

参考文献

第三章 光探测器光谱响应的测量与分析

3.1外延片中心波长的测量

3.2光探测器的光谱响应

3.2.1影响量子效率的因素

3.2.2光谱响应的测量方法

3.3测量结果与分析

3.3.1 RCE光探测器的测量

3.3.2“一镜斜置三镜腔”光探测器的测量

参考文献

第四章 光探测器高速性能测量的研究

4.1光探测器高速性能测量方法

4.1.1光波器件分析仪法

4.1.2光脉冲法

4.1.3光外差法

4.1.4白噪声测量法

4.1.5电光采样系统测量

4.2利用光波器件分析仪法测量高速性能

4.2.1测量原理

4.2.2测量结果和分析

4.2.3光波器件分析仪的校准原理

4.3利用光脉冲法测量高速性能

4.3.1测试原理

4.3.2测量结果和分析

参考文献

第五章 改进光探测器高速性能的研究

5.1影响高速性能的因素

5.2小信号电路模型的建立

5.2.1光电探测器的电路模型

5.2.2电路模型参数的提取方法

5.3理论分析与改进方法

5.4测量结果和分析

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

随着光纤通信技术的不断发展,所要传输的信息量、所需要的信息处理速度都在不断提升。光探测器作为光纤通信系统的关键器件,其性能的不断改进、各种关键参数的精确测量和表征,正逐渐成为光纤通信领域研究的重点和热点。本论文围绕光探测器的重要参数,分别对其测量方法进行了研究,并着重研究了频率响应性能的测量方法;另外,提出了一种改进高速性能的方法,并进行了实验验证。所取得的主要研究成果如下: 1.对多种材料、结构的光探测器件进行了大量的测试工作,依据测量结果,对光探测器芯片的各种重要参数的测量方法进行了总结和分析,包括Ⅰ-Ⅴ特性、暗电流、光电转换效率、频率响应特性、调谐性能等,并且通过建立正反向12项误差模型,得到了对测量过程中由探针等工具引入的误差进行校准的方案。 2.对光探测器频率响应的理论和工作原理进行了深入的研究,分析了采用光波器件分析仪法的测试步骤和校准方法,搭建了测试系统,通过对标准器件的测试验证了系统的准确性,应用此方法对多种结构的光探测器进行了测试。另外,搭建了新的测试平台,使测试系统的可测频率范围从20GHz扩展到40GHz。 3.通过对脉冲法测量器件频谱响应的原理进行研究,根据实验框图搭建出了实验测量系统,进行了脉冲法测量器件频谱响应的实验。实验过程中,使用不同线宽的光源,对结果进行了比较,提出了提高测试准确性的方法以及更精确处理实验结果的方法。 4.通过对影响光探测器高速性能的因素进行的分析,采用了一种通过串联平面螺旋电感来抑制结电容对高速性能的限制,从而提高光探测器高速性能的方法。利用微波电路仿真软件,建立了光探测器的小信号电路模型,通过改变其中的电感值,观察出了电感值的变化对器件高速性能的影响方式。根据理论仿真的结果,制作出探测器并进行测量,测量结果显示,未加电感的光探测器高速性能只能达到2GHz,而加了电感的光探测器高速性能最大可以达到5GHz,证明了电感值的增加可以明显提高器件的高速性能,得到了与理论分析一致的结果。根据这个实验结论以第一作者的身份完成了一篇科研论文,已经被《光电子·激光》录用。

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