Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Christian BOISROBERT : Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité - Master of Sciences de l’Université du Colorado (États‐Unis) - Chargé des études de composants optoélectroniques pour transmissions par fibres optiques au Centre National d’Études des Télécommunications (CNET – Lannion)
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Lire l’articleINTRODUCTION
La disponibilité, au niveau industriel, de fibres optiques à très faibles pertes dans le domaine spectral compris entre 0,8 et 2 µm de longueur d’onde a déclenché de nouvelles activités de recherche et de développement sur les matériaux, et sur les composants issus de ces matériaux, susceptibles d’émettre et de détecter les radiations de ce domaine spectral.
Au niveau des sources de lumière raisonnablement utilisables dans les systèmes de transmission par fibres, les matériaux issus d’éléments des colonnes III et V de la classification de Mendeleïev connaissent un essor technologique considérable : les transitions électroniques qui prennent naissance dans ces semiconducteurs sont directes, donc très probables, et les différentes compositions permettent une grande variété de bandes d’énergie interdites, donc de longueurs d’onde d’utilisation.
La situation est assez claire en ce qui concerne les matériaux et les dispositifs photodétecteurs utilisables aux longueurs d’onde comprises entre 0,8 et
. L’effort technologique de recherche sur le silicium se maintient depuis plusieurs années sur des applications nombreuses et diverses, ce qui explique que ce matériau soit très bien connu, en comparaison de matériaux III‐V et II‐VI susceptibles de résoudre la même fonction dans les mêmes domaines spectraux. Les structures actuellement élaborées sur le silicium ont atteint un degré de complexité assez élevé.
La première partie de cet article traite du mode de fonctionnement de la jonction PN en compteur de photons, dont l’optimisation en sensibilité, rapidité et valeur de capacité de jonction conduit à la structure PIN.
Les techniques de mesure de paramètres fondamentaux sont décrites en paragraphe 2, au terme duquel quelques résultats expérimentaux seront présentés.
La troisième partie contient les bases théoriques et la description de la structure de la jonction à multiplication interne par avalanche, élaborée sur silicium. Ce modèle structural est utilisé par les chercheurs et les techniciens qui se penchent actuellement sur les jonctions à avalanche dans les matériaux adaptés à la photodétection aux longueurs d’onde plus grandes. Les techniques de mesure de gain et du bruit associé y seront également développées 3.2.
En conclusion 4, nous soulignerons les aspects difficiles de métrologie (photométrie, étalons, etc.), avant de résumer les conditions d’utilisation de ces deux types de composants dans les sous‐ensembles constitutifs des systèmes.
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VERSIONS
- Version courante de déc. 2012 par Christian BOISROBERT
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Jonction photodétectrice à semiconducteur4. Conclusion
Après avoir analysé le mode de fonctionnement et les structures des composants discrets actuellement développés pour la photodétection dans les systèmes de transmission par fibres optiques, nous avons détaillé les principes des mesures de leurs paramètres spécifiques. Le mode de fonctionnement des sources à semiconducteurs entraîne les concepteurs vers des solutions numériques où l’aspect linéarité n’est pas important. Nous n’avons donc pas présenté cet aspect au niveau des détecteurs.
Nous tenons à souligner les difficultés essentielles soulevées par :
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les mesures de caractère photométrique, au cours desquelles les faisceaux optiques demeurent inchangés à la fois en géométrie et en quantité de photons transportés ;
-
les mesures de rapidité de réponse dans le domaine temporel, qui nécessitent une source de lumière modulable à grande vitesse dans le domaine spectral adapté et un dispositif étalon de transfert parfaitement connu.
Progressivement, les industriels fournisseurs de photodiodes développent des circuits de photoréception de plus en plus optimisés dans lesquels le composant puce de détection fournit son courant à un étage d’amplification et de remise en forme adapté à l’utilisation envisagée.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERTH (M.), VENGER (C.) - Photodétecteurs rapides à état solide - . Acta Electronica (F) 15 no 4 1972 p. 231-308.
-
(2) - MELCHIOR (H.), FISHER (M.B.), ARAMS (F.R.) - Photodetector for optical communications systems - . Proceedings IEEE (USA) 58 1970 p. 1466-86.
-
(3) - BOISROBERT (C.) - La photodiode PIN au silicium : structure, élaboration, utilisation - . Acta Electronica (F) 22 no 4 1979 p. 311-22.
-
(4) - DECROISETTE (M.) - Méthodes de mesure d’impulsions lumineuses ultra-brèves - . Onde Électrique (F) 56 no 1 1976 p. 1-4.
-
(5) - DUMANT (J.M.), BOISROBERT (C.), DEBEAU (J.) - Modulation rapide d’une diode laser GaAlAs en bande de base. Caractérisation du circuit de détection à diode PIN - . 2e Colloque Européen sur les transmissions par fibres optiques Paris 1976 Onde Électrique (F) 56 1976 p. 609-12.
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...
ANNEXES
Microscope et objectifs de microscope :
Nachet (Microscopes) http://www.nachet.com
Leica Microsystems http://www.leica-microsystems.com
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Détection synchrone :
Princeton Applied Research Corp.
Analyseur de réseau :
Agilent http://www.agilent.com
Oscilloscope à échantillonnage :
Tektronix http://www.tektronix.com
Agilent
Photodiode étalon :
Perkin Elmer http://www.perkinelmer.com
Banc de mesure de sensibilité :
Photodyne Inc.
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