激光雷达的常见波长904、905、940,可采用硅来做吸收材料材料。
光纤通信的多模探测器,可以用GaAs来做吸收材料。
单模光纤通信,采用InGaAs吸收配合InP做三五族探测器,或者Ge吸收配合Si做硅光几次探测器。
EML的电吸收材料,可以用InGaAsP或者AlGaInAs做吸收材料。
这些材料的吸收系数和波长表如下图,在我的公众号出现过多回。今天聊的是这个吸收系数的单位,是cm-1,就是/cm的意思。
之前写过的三菱200G的PIN探测器结构(放在2023合集),光穿透吸收层之后,再通过金属层反射回来一部分再次穿透吸收层。
第一次穿透的光和吸收的光,二者互补,吸收率和αL成指数关系。
αL是无量纲的一个指数,L是吸收区厚度(纵向穿透深度,光波动方向的长度,也叫作吸收长度),L有单位,那么α的单位就是长度的反比。
吸收系数可以用cm-1,来表示,那么对应的L就用cm来表示,当然也可以换作m-1和m的关系。
三菱那个探测器没有给出吸收层的厚度,再再早前,2020合集 Lumentum 正入射 50Gbps速率 20um大光敏面探测器
有过一个吸收层厚度与带宽的关系图。吸收层厚度在1μm左右。
那么在第一个吸收系数表中找到InGaAs在1550nm波长的一个值,大约为7500cm-1,我自己拟合一下0-2μm吸收层厚度与吸收率(也就是响应度)的关系。
吸收层厚度为1μm,单层穿透的话响应度~40%,考虑到一部分光在经过背入射设计存在二次穿透吸收层材料,那么就可以与三菱背入射给出的60%响应度的数值,存在一定的洽和度。
Y10T212 光或电信号通过吸收降低反射,给过一句话,说吸收系数85cm-1或者370dB/cm,~~,这其实是换算关系。
下图左侧用绝对值来表示的吸收率,右图用对数坐标表示的透过率,吸收率与透过率是可以算换的。
dB这个看着是个单位,其实没有量纲的。0.5=50%=-3dB,这是换算关系。
用dB/cm表示吸收损耗,要的是取对数后的“线性”描述,方便而已。
之前见过硅的吸收损耗与吸收系数的图
我把掺杂硅和本征硅分开,一起合并到吸收系数的大坐标轴中,来对比看看。
这些都可以换算的。
比如本征硅的单模条型波导损耗~1.5dB/cm,调制器需要掺杂,大多数调制器波导损耗几十dB/cm,设计的吸收抗反射尾部电磁波处理则采用重掺杂,损耗约几百dB/cm