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Mesures sur les composants opto-électroniques d'émission

Article de référence | Réf : R1180 v2

Composants détecteurs pour liaisons par fibres optiques - Caractérisation et techniques de mesure

Auteur(s) : Christian BOISROBERT

Date de publication : 10 déc. 2012

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RÉSUMÉ

Cet article comporte un rappel des modes de fonctionnement des structures PIN (structures photodétectrices à semi-conducteur) à travers leurs caractéristiques principales : effet photoélectrique, photodiode à jonction PN, photodiode PIN, rapidité de réponse et bande passante, bruit et courant d’obscurité ou encore jonction en régime d’avalanche du processus de multiplication. Les principes de base des techniques de mesure de leurs caractéristiques essentielles sont énumérées.

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ABSTRACT

This article includes a recall of the operating modes of PIN structures and of avalanche photodiodes and the basic principles of the measurements techniques of their essential characteristics. This article recalls the operating modes of PIN structures through their main characteristics: photoelectric effect, PN junction photodiode, PIN photodiode, quickness of response and bandwidth, noise and dark current as well as the multiplication process in the avalanche mode. The basic principles of the techniques implemented to measure their characteristics are also reviewed.

Auteur(s)

Christian BOISROBERT : Professeur émérite, université de Nantes - Ingénieur ESE – MSEE Colorado University - Docteur des Universités

INTRODUCTION

Dans ce document, nous avons porté notre attention sur les structures photodétectrices, jonctions souvent complexes conçues et optimisées pour remplir les fonctions suivantes :

détection de flux énergétiques de faibles valeurs en sortie de liaisons de transmissions numériques et analogiques ;
détection de contrôle d'émission, en tête de liaison de transmission ou en regard d'un émetteur laser de pompage optique dans un amplificateur à fibre ou oscillateur local dans un étage de détection hétérodyne.

Les longueurs d'onde du domaine spectral considéré sont comprises entre λ_0min = 0,8 µm et λ_0max = 2 µm. Trois types de structures s'imposent, de géométries très différentes et, par voie de conséquence, de technologies de réalisation, caractéristiques physiques et domaines d'utilisation également très différents :

les structures planar éclairées par l’onde en sortie d'une fibre multimode, surfaces sensibles circulaires de grand diamètre par rapport à la longueur d'onde centrale du spectre incident ;
les structures planar éclairées par l’onde en sortie d'une fibre monomode, surfaces sensibles circulaires de petit diamètre ;
les structures conçues et réalisées sur les modèles des guides diélectriques, optimisées pour les applications en transmission à très hauts débits en sortie de liaisons par fibres monomodes.

La première partie de cet article est un rappel de la photoconduction et des modes de fonctionnement des structures PIN et des photodiodes en régime d’avalanche.

Les principes de base des techniques de mesure de paramètres fondamentaux et caractéristiques essentielles sont décrits dans la seconde partie. Quelques résultats expérimentaux sont présentés.

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MOTS-CLÉS

optoélectronique | photonique

KEYWORDS

optoelectronics | photonics

VERSIONS

Il existe des versions antérieures de cet article :

Version archivée 1 de janv. 1995 par Christian BOISROBERT

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - LAHRICHI (M.), GLASTRE (G.), PARET (J.-F.), CARPENTIER (D.), LANTERI (D.), LAGAY (N.), DECOBERT (J.), ACHOUCHE (M.) - « Waveguide AlInAs/GaInAs APD for 40Gb/s optical receivers » - 23rd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials IPRM 2011, Berlin, Germany (May 22-26).
(2) - CHAMPAVERE (A.) - Caractérisation des fibres optiques et réseaux par réflectométrie - [E 7 120]. Techniques de l'Ingenieur (2011).
(3) - LUPI (C.), LEDUC (D.), NORMAND (G.), Le NY (R.), BOISROBERT (C.) - Réflectométrie faible cohérence à haute résolution : localisation et analyses de défauts - Méthode et Techniques Optiques pour l’Industrie, BIARRITZ (France) (21-24 novembre 2000).
(4) - CHTIOUI (M.), ENARD (A.), CARPENTIER (D.), BERNARD (S.), ROUSSEAU (B.), LELARGE (F.), POMMEREAU (F.), ACHOUCHE (M.) - High-power high linearity uni-traveling-carrier photodiodes for analog photonic links - IEEE Photonics Technology Letters, vol. 20, N° 3, pp. 202-204 (2008).
(5) - CHTIOUI (M.), ENARD (A.), CARPENTIER (D.), BERNARD (S.), ROUSSEAU...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

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1. 1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs

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1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs

Analyseur de réseau :

http://www.agilent.com

Oscilloscope à échantillonnage :

http://www.tektronix.com

Photodiode étalon :

http://www.perkinelmer.com

Banc de mesure de sensibilité :

Photodyne Inc

Matériel électronique :

Princeton Applied Research Corp

Matériel optique :

http://www.leica-microsystems.com

Olympus

http://www.nachet.com

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