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 photodiode Avalanche 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/FTTx SFP/SFF Photo
2、n counting Laser range finding Military application Other,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
3、原理,2.4 工作原理,击穿电压-开通电压差,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
4、曲线,4 典型特性曲线,4.9 光谱响应曲线,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,A
5、PD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,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 dyna
6、mic range applications. Ultra-low-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
7、detection.,Single-Photon-Counting FEATURES,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,
