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1、APD芯片及其应用,目录,概述结构与工作原理技术指标典型特性曲线产品计划应用注意事项应用实例,1 概述,1.1 术语APD：avalanche photodiodeAvalanche effect 雪崩效应Avalanche multiplication factor倍增因子Excess noise过剩噪声Punch through voltage开通电压Breakdown voltage击穿电压,1.2 研究概况,Spectrolab,Laser components,1.2 研究概况,学术会议,网上资料,1.3 应用领域,PON/FTTxSFP/SFFPhoton countingLase
2、r range findingMilitary applicationOther,1 概述,1.4 分类方法工作波长材料结构用途,1 概述,1.4 分类方法结构,2 结构及工作原理,2.1 平面结构,台面结构,背照式平面结构,二维阵列结构,Guard-ring InGaAs/InP APD array,2 结构及工作原理,2.2 材料结构及电场分布,2.3 基本参数理论计算,倍增因子击穿电压开通电压,基本参数理论计算,增益带宽积,过剩噪声因子,剩噪电流,av=（tn+tp）/2,其中,理论计算示例,2 结构及工作原理,2.4 工作原理,2 结构及工作原理,2.4 工作原理,击穿电压-开通电压差
3、,2.5 模拟结果,10GHz APD增益带宽积曲线,过剩噪声因子,技术指标的比较,3 技术指标,3.1 极限额定值,3 技术指标,3.2 常温指标,3 技术指标,3.3 全温指标,4 典型特性曲线,4.1 表面扫描响应曲线,4 典型特性曲线,4.2 光电流/暗电流与偏压的关系,4 典型特性曲线,4.3 频谱响应曲线,4 典型特性曲线,4.4 不同波长下光/暗电流与偏压的关系,4 典型特性曲线,4.5 响应度与温度的关系,4 典型特性曲线,4.6 击穿电压与温度的关系,4 典型特性曲线,4.7 击穿电压温度系数,4 典型特性曲线,4.8 暗电流-温度曲线,4 典型特性曲线,4.9 光谱响应曲线
4、,4 典型特性曲线,4.10 灵敏度与电压的关系自产APD组件验证结果,4.10 结电容-电压关系曲线,4 典型特性曲线,4.12 小批量测试结果22批,4 典型特性曲线,4.11 小批量测试结果24批,自产APD芯片小结,技术指标与商用APD相当甚至更优，可替代工作温度范围宽，直接测试到高温95下工作，可直接用于GPON、BPON等工作环境成本低验证需加速不足：无M=1的平坦区,5 产品计划,基线化文件,6 应用注意事项,温度系数耦合压焊要求,7 典型应用,APD偏置 模拟 数字激光测距单光子探测目标方向、距离、位置阵列式光探测,APD偏置电路框图,简单的温度补偿电路,并联电阻与温度的关系,
5、输出电压与温度的关系,APD偏置电压数字温度补偿电路框图,数字温度补偿网络框图,数字补偿电阻与温度的关系,数字补偿输出电压与温度的关系,APD数字温度补偿的控制过程,镜像电流补偿电路框图,一种突发模式光功率测量方法,激光测距,Single-Photon-Counting-Application,Geiger-mode single photon counting with detection probability greater than 50%.Linear-mode photon counting for high dynamic range applications.Ultra-low
6、-noise analog optical detection.Quantum key distribution.High-performance Optical Time-Domain Reflectometer(OTDR).Time-resolved emission detection for failure analysis.Ultra-sensitive near-infrared Raman detection without fluorescence background.Singlet oxygen detection.,Single-Photon-Counting FEATU
7、RES,Suitable for near-infrared photon counting in either linear or Geiger modes.Incorporates high-performance APD,thermoelectric cooler,thermistor,and optical fiber coupling optics in a compact hermetic package.Single-photon timing jitter below 100 picoseconds RMS.,单光子探测芯片实例,Target Direction,Range and Position Finding PRODUCTS,Maximum Range 20km,Receiver aperture 40 mm,InGaAs Detector APD,Beam Divergence 0.50 mra;Weight w/o housing 0.85 kg;Dimensions 17.8 x 7.6 x 7.6(cm),二维阵列APD光探测器,APD与PIN组合构成单阵列单元,二维阵列APD光探测器,
