Optičke komunikacije – Fotodetektori

Fotodetektori

Fotodetektor je optoelektronska naprava koja energiju optičkog signala konvertuje u električni signal, koji se manifestuje kroz fotostruju. ƒProces fotodetekcije se ostvaruje kroz 3 koraka:

1. apsorpcija optičke energije i generacija nosilaca,
2. transport generisanih nosilaca kroz apsorpcioni sloj,
3. nagomilavanje nosilaca i generisanje fotostruje.

Mogguće jje demodulacijju razmatrati kao dodatan ((4)) korak.ƒ Podela fotodetektora prema načinu apsorpcije:

1. sopstveni (intristični) ‐ detektuju svetlost blisku energetskom procepu materijala
2. nesopstveni (ekstristični) ‐ apsorpcija bazirana na akceptorsko‐donorskim centrima ili na prelazima unutar kvantno konfiniranih struktura.

Tipovi poluprovodničkih fotodetektora:

1. fotoprovodnici
2. fotodiode (PiN fotodiode i lavinske fotodiode)
3. specijalizovani fotodetektori (fototranzistori, MSM fotodetektori (Metal‐Semiconductor‐Metal))

ƒƒZa primene primene uu opti optiččkimkim komunikacijama komunikacijama naj najččešešććee sese koriste koriste fotodiode, zahvaljujući superiornim performansama koje uključuju:

1. visoku osetljivost
2. nizak šum
3. širok propusni opseg
4. visoku pouzdanost
5. nisku cenu

Primena u optičkim komunikacijama:

1. kk ij onverzija optiiččkkog sii l gnala u ell k i ektriččnii u prijij ik emniku.
2. monitoring laserskog ili LED predajnika.

Princip rada fotodiode

Fotodioda u osnovi predstavlja inverzno polarisan PN spoj.  U slusluččaju aju kada kada dioda dioda nije nije osvetljena, osvetljena, struju struju kroz kroz spoj spoj ččini ini veoma veoma mala, inverzna struja zasićenja (struja mraka).
Nakon osvetljavanja diode svetlošću talasne dužine koja odgovara energetskom energetskom procepu procepu poluprovodnika poluprovodnika odod koga koga jeje sasaččinjen injen
fotodetektor, dolazi do apsorpcije fotona i generacije para elektron‐šupljina. Proces apsorpcije se dominantno odvija u oblasti prostornog prostornog toto ara vara inin er no verzno polarisanog polarisanog PNPN spoja spoja. Usled Usled postojanja postojanja ugrađenog električnog polja, parovi elektron‐šupljina nastali procesom fotogeneracije u oblasti prostornog tovara se razdvajaju i ff i j ormiraju stt j ruju kk j oja ttečče odd NN kka PP stt i rani kkroz PNPN spojj. OOva stt j ruja predstavlja komponentu inverzne struje kroz PN spoj i naziva se
fotostruja.