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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

雒伟伟  
【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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