Przykłady zastosowania RCE

1. Przykłady zastosowania RCE Wyk. ilek

2. Co to jest Wnęka Rezonansowa? • Wnęka Rezonansowa - zwykle zamknięta (lub prawie zamknięta) komora z metalu o dobrym przewodnictwie (najczęściej miedź, często posrebrzona), aby zmniejszyć straty energii.

3. Wnęka rezonansowa dla studenta WEMiF-u • RCE - czyli struktura z rezonansowym wzmocnieniem wnękowym • zamiast pełnego pudła jak to ma miejsce w generatorach mikrofalowych są dwie ścianki, które są lustrami dielektrycznymi, z uwagi na to że metalowe dawałyby zbyt duże straty.

4. Struktura RCE • Jednowymiarowa, planarna wnęka półprzewodnikowa składa się z rezonatora Fabry-Perot_a umieszczonego pomiędzy dielektrycznymi zwierciadłami Braggowskimi(DBR). • Wnęka rezonansowa powinna mieć długość równą całkowitej wielokrotności połowy długości fali w danym ośrodku λ=k(λ/2). W przyrządach RCE następuje zwiększenie efektywności kwantowej związania z rezonansem dla określonej długości fali. • Parametr k powinien być mały (k=1, 2, 3, 4, 5…).

5. Przykładowa budowa RCE Model of a RCE photodetector.

6. Przyrządy RCE Źródła światła: • -RCE LED • -Laser typu VCSEL Detektory: • -Diody Schottky’ego • -Diody p-i-n RCE • -Diody APD • -Detektory MSM • -Detektory na strukturze VCSEL

7. RC LED – diody z mikrownęką rezonansową Zalety: ● mniejsza szerokość połówkowa widma ● zwiększona intensywność światła ● bardziej kierunkowa charakterystyka emitowanego światła

8. RC LED – diody z mikrownęką rezonansową

9. Lasery typu VCSEL ● łatwiejsze sprzęganie z światłowodami ● mniejszy prąd progowy ● zmniejszenie obszaru czynnego

10. VCSEL cd.

11. VCSEL cd.. Labolatorium SANDIA

12. LED vs VCSEL

13. DETEKTORY • -Diody Schottky’ego • -Diody p-i-n RCE • -Diody APD • -Detektory MSM • -Detektory na strukturze VCSEL

14. Diody Schottky'ego RCE • Ze względu na cienki obszar czynny takiego detektora, może on pracować przy bardzo dużej częstotliwości sygnału >100GHz • Wadą tego rozwiązania jest niska sprawność kwantowa diody

15. fotodioda PIN RCE • Diody te osiągają dużo większe • sprawności kwantowe od diod • Schottky'ego lecz nie pracują przy tak • dużych częstotliwościach • Częstotliwość pracy tych diod sięga • 20GHz

16. fotodioda PIN RCE - Konstrukcja

17. Charakterystyki spektralne diod PIN wykonanych z różnych materiałów półprzewodnikowych

18. Diody APD • Bazują na efekcie powielania lawinowego w obszarze czynnym pod wpływem pola elektrycznego

19. Charakterystyki spektralne diod lawinowych (APD) wykonanych z różnych materiałów półprzewodnikowych

20. Detektory MSM • Działają podobnie jak diody lecz ich implementacja jest planarna • Elektrody palczaste to warstwa metaliczna • O max. częstotliwości pracy decyduje m.in.odległość pomiędzy „palcami”

21. MSM - przykłady Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych - wawa projekt detektora MSM Sposób montażu detektora w oprawce mikrofalowej

22. Detektory na strukturze VCSEL • Od lasera różni się mniejszą ilością warstw górnego zwierciadła.

23. Detektory na strukturze VCSEL ● duża sprawność kwantowa

24. Zalety przyrządów RCE • zmniejszenie grubości obszaru czynnego • wzrost sprawności kwantowej • wzrost szybkości działania • znaczne zwiększenie selektywności • wzrost kierunkowości emisji • w szerokim zakresie niezależność szerokości • połówkowej widma od napięcia polaryzacji

25. Wady • Duży koszt produkcji detektorów RCE • Wytwarzanie luster wymaga dużej precyzji

26. Bibliografia • APPLIED PHYSlCS REVIEWS, Resonant cavity enhanced photonic devices, • Applied Physics Reviews, 01.03.1995 RCE photonic devices, • Applied Physics Letters, Vol. 75 number 18 1999 GaUnNAs resonant-cavity-enhanced photodetector operating at 1.3 μm, • Diploma project winter 2002/2003, Bjorn Poell, Boston University Electronic Interface For RCE-based Optical Wavelenght Detector, • http://www.invocom.et.put.poznan.pl/~invocom/C/P1-9/swiatlowody_pl/p1-1_6_6.html • http://www.ifpan.edu.pl/grant_spr/sprawozd1.html • http://www.siecioptyczne.pl/artykuly/lasery-vcsel-podstawowe-informacje