ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ ແລະ ຄວາມຍາວຄື້ນຕັດ

ເຄື່ອງກວດຈັບພາບແລະຄວາມຍາວຄື້ນຕັດ

ບົດຄວາມນີ້ສຸມໃສ່ວັດສະດຸ ແລະ ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງເຄື່ອງກວດຈັບແສງ (ໂດຍສະເພາະແມ່ນກົນໄກການຕອບສະໜອງໂດຍອີງໃສ່ທິດສະດີແຖບ), ພ້ອມທັງພາລາມິເຕີຫຼັກ ແລະ ສະຖານະການນຳໃຊ້ຂອງວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
1. ຫຼັກການຫຼັກ: ເຄື່ອງກວດຈັບແສງເຮັດວຽກໂດຍອີງໃສ່ຜົນກະທົບຂອງແສງໄຟຟ້າ. ໂຟຕອນທີ່ຕົກกระทบຕ້ອງມີພະລັງງານພຽງພໍ (ຫຼາຍກວ່າຄວາມກວ້າງຂອງແຖບຄວາມຖີ່ Eg ຂອງວັດສະດຸ) ເພື່ອກະຕຸ້ນເອເລັກຕຣອນຈາກແຖບວາເລນໄປຫາແຖບການນຳໄຟຟ້າ, ປະກອບເປັນສັນຍານໄຟຟ້າທີ່ສາມາດກວດຈັບໄດ້. ພະລັງງານໂຟຕອນມີສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບຄວາມຍາວຄື້ນ, ດັ່ງນັ້ນເຄື່ອງກວດຈັບຈຶ່ງມີ "ຄວາມຍາວຄື້ນຕັດ" (λ c) - ຄວາມຍາວຄື້ນສູງສຸດທີ່ສາມາດຕອບສະໜອງໄດ້, ເຊິ່ງເກີນກວ່ານັ້ນມັນບໍ່ສາມາດຕອບສະໜອງໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ຄວາມຍາວຄື້ນຕັດສາມາດປະມານໄດ້ໂດຍໃຊ້ສູດ λ c ≈ 1240/Eg (nm), ບ່ອນທີ່ Eg ຖືກວັດແທກເປັນ eV.
2. ວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ສຳຄັນ ແລະ ຄຸນລັກສະນະຂອງມັນ:
ຊິລິກອນ (Si): ຄວາມກວ້າງຂອງຊ່ອງແບນປະມານ 1.12 eV, ຄວາມຍາວຄື້ນຕັດປະມານ 1107 nm. ເໝາະສຳລັບການກວດຈັບຄວາມຍາວຄື້ນສັ້ນ ເຊັ່ນ 850 nm, ນິຍົມໃຊ້ສຳລັບການເຊື່ອມຕໍ່ເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງຫຼາຍຮູບແບບໄລຍະສັ້ນ (ເຊັ່ນ: ສູນຂໍ້ມູນ).
ກາລຽມອາເຊໄນ (GaAs): ຄວາມກວ້າງຂອງແຖບຄວາມຖີ່ 1.42 eV, ຄວາມຍາວຄື້ນຕັດປະມານ 873 nm. ເໝາະສົມກັບແຖບຄວາມຍາວຄື້ນ 850 nm, ມັນສາມາດປະສົມປະສານກັບແຫຼ່ງແສງ VCSEL ຂອງວັດສະດຸດຽວກັນໃນຊິບດຽວ.
ອິນດຽມແກລຽມອາເຊໄນ (InGaAs): ຄວາມກວ້າງຂອງແຖບແບນສາມາດປັບໄດ້ລະຫວ່າງ 0.36~1.42 eV, ແລະຄວາມຍາວຄື້ນຕັດກວມເອົາ 873~3542 nm. ມັນເປັນວັດສະດຸກວດຈັບຫຼັກສຳລັບປ່ອງຢ້ຽມສື່ສານເສັ້ນໄຍ 1310 nm ແລະ 1550 nm, ແຕ່ຕ້ອງການຊັ້ນຮອງ InP ແລະມີຄວາມຊັບຊ້ອນໃນການເຊື່ອມໂຍງກັບວົງຈອນທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ.
ເຈີມານຽມ (Ge): ມີຄວາມກວ້າງຂອງຊ່ອງແບນປະມານ 0.66 eV ແລະ ຄວາມຍາວຄື່ນຕັດປະມານ 1879 nm. ມັນສາມາດກວມເອົາ 1550 nm ຫາ 1625 nm (ແຖບ L) ແລະ ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຊິລິໂຄນ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທາງອອກທີ່ເປັນໄປໄດ້ສຳລັບການຂະຫຍາຍການຕອບສະໜອງຕໍ່ແຖບຍາວ.
ໂລຫະປະສົມເຊີຣີມານຽມຊິລິກອນ (ເຊັ່ນ Si0.5Ge0.5): ຄວາມກວ້າງຂອງຊ່ອງແບນປະມານ 0.96 eV, ຄວາມຍາວຄື້ນຕັດປະມານ 1292 nm. ໂດຍການເສີມເຊີຣີມານຽມໃນຊິລິກອນ, ຄວາມຍາວຄື້ນຕອບສະໜອງສາມາດຂະຫຍາຍໄປສູ່ແຖບທີ່ຍາວກວ່າໃນຊັ້ນຮອງຊິລິກອນ.
3. ການເຊື່ອມໂຍງສະຖານະການແອັບພລິເຄຊັນ:
ແຖບ 850 nm:ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຊິລິໂຄນຫຼື ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ GaAs ສາມາດໃຊ້ໄດ້.
ແຖບ 1310/1550 nm:ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ InGaAsສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້. ເຄື່ອງກວດຈັບແສງໂລຫະປະສົມເຢເມເນຍນຽມ ຫຼື ຊິລິກອນບໍລິສຸດຍັງສາມາດກວມເອົາຂອບເຂດນີ້ໄດ້ ແລະ ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ອາດເປັນໄປໄດ້ໃນການປະສົມປະສານທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນ.

ໂດຍລວມແລ້ວ, ຜ່ານແນວຄວາມຄິດຫຼັກຂອງທິດສະດີແຖບ ແລະ ຄວາມຍາວຄື້ນຕັດ, ລັກສະນະການນຳໃຊ້ ແລະ ຂອບເຂດການຄອບຄຸມຄວາມຍາວຄື້ນຂອງວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນເຄື່ອງກວດຈັບແສງໄດ້ຖືກທົບທວນຢ່າງເປັນລະບົບ, ແລະ ຄວາມສຳພັນທີ່ໃກ້ຊິດລະຫວ່າງການເລືອກວັດສະດຸ, ໜ້າຕ່າງຄວາມຍາວຄື້ນການສື່ສານເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ, ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດຳເນີນການເຊື່ອມໂຍງໄດ້ຖືກຊີ້ໃຫ້ເຫັນ.