一種新型諧振腔增強型光電探測器的性能分析
圖3所示為基于GaAs材料的RCE光探測器由式(11)計算得出的依賴于光波長的腔內(nèi)光場強度分布,可以看出RCE器件內(nèi)部光場強度隨位置和波長呈現(xiàn)周期性變化,顯示出駐波效應的影響。
將式(11)代入式(8),略去與波長無關的因子,得到駐波效應與諧振腔參數(shù)的關系:
圖4(a)波長顯示了SWE在不同有源層厚度時對波長的依賴關系。d≈λo/4n(實線)時,SWE在0.35到1.7之間變動,這使得器件對不同波長的光響應有劇烈的變化。當d≈λ0/2n(虛線)時,駐波效應較為微弱,這是因為有源層覆蓋了整個的半周期。其中器件的底部反射鏡由20個周期的GaAs/AlAs DBR構(gòu)成,頂部反射鏡由本征GaAs與空氣界面充當,(L1=L2=2μm)。對于一個理想的底部反射鏡(r2=1,ψ2=0)和實頂鏡反射率(ψ1=0),L1=L2(有源層居中),駐波效應可簡化為:
式中,±對應于有源層中心位于駐波最大和最小處的情況。SWE的極端情況如圖4(b)標準化活動層厚度所示,該圖也顯示出了當有源層越來越厚時,SWE的作用也逐漸減小。
3 RCE器件的波長選擇特性分析
對于RCE器件,在非諧振波長位置(例如:2βL+ψ1+ψ2=(2m+1)π,m=1,2,3…),腔內(nèi)光場的幅值將由于前向與后向光波相消干涉的影響而減小,因而RCE器件只在其諧振波長附近很窄的范圍內(nèi)具有高量子效率,從而表現(xiàn)出波長選擇特性。
4 結(jié)束語
這種諧振腔增強型光探測器將光學濾波器和光電探測器通過F―P微腔巧妙地集成在一起,其獨特結(jié)構(gòu)解決了普通光探測器量子效率與載流子渡越時間相互制約的問題,使其在量子效率和響應速度方面獲得很大改進。其具有的波長選擇特性,使這種新型器件可廣泛應用于包括光探測器、光調(diào)制器、發(fā)光二極管等多種光電器件。
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