Optoélectronique-hyperfréquence - Photodétecteurs et commutateurs optiques

Sommaire

1. Photodétection hyperfréquence

1.1 Photodiodes PIN

1.2 Photorécepteurs de type métal semi-conducteur-métal (MSM)

1.3 Photorécepteurs PIN à guide d’onde

1.4 Photodiodes de puissance

1.5 Phototransistors à hétérojonction

1.6 Photodiodes fonctionnant en ondes submillimétriques/THz

1.7 Caractéristiques des photodiodes

1.8 Module photodétecteur

1.9 État de l’art des photodétecteurs

2. Commutation optique

2.1 Microsystèmes

2.2 Commutation induite par variation d’indice

2.3 Structures de commutation en optique intégrée

2.4 Matrices de commutation

2.5 Autres technologies de commutation optique

3. Conclusion et perspectives

Pour en savoir plus

Les photodiodes classiques, à structure PIN, sont les composants les plus courants. Cependant, l'exigence de la montée en fréquence, notamment pour un fonctionnement dans le domaine millimétrique, implique des photodiodes petites, pour réduire les limitations dues à la capacité et au temps de transit des photoporteurs. Il en résulte, pour les photodiodes PIN ultrarapides, une diminution du rendement quantique et de la puissance optique acceptable par la photodiode. C'est pourquoi des solutions alternatives ont été étudiées. Parmi celles-ci, on peut citer les photodiodes MSM pour leur fréquence de coupure élevée, les PIN de type guide d'onde pour le compromis fréquence élevée/rendement quantique, les photodiodes UTC pour la puissance et les phototransistors à hétérojonction pour leur gain à fréquence élevée, mieux adaptés aux liaisons analogiques que les photodiodes à avalanche. Dans ce qui suit, nous présentons successivement ces différents types de photodétecteurs en commençant par les structures PIN.

Nous nous intéressons aussi à la commutation optique directionnelle, c'est-à-dire au contrôle de la direction d'une onde optique. En terme de dispositif, le commutateur ou la matrice de commutation implique qu'un signal optique injecté à une entrée sera dirigé vers l'une ou l'autre des sorties selon les besoins. C'est en fait une espèce « d'aiguillage » optique. Les technologies permettant ce changement de direction peuvent être classées selon deux catégories : les microsystèmes et la commutation fondée sur la variation d'indice des matériaux. Nous présentons successivement les deux approches, et nous précisons les différents phénomènes physiques...