12月21日高速光电二极管解析，及探测器的一些分类
这周六，是基础解析的最后一次
ok，正事儿说完了。
闲聊几句，列几个探测器的分类。
探测器在光模块的作用，主要分成两大类，一大类就是正经的接收信号做光电转换，另一大类则是对发射端功能的辅助。
辅助功能比较杂，
激光器、SOA等等器件工作状态不稳定，性能随温度变化而变化，随时间变化而变化，随输入输出信息变化而变化，通常在激光器、SOA等芯片旁边搭配一个MPD做功率监控，实时跟踪，用于自控功率控制，自动增益控制，自动衰减控制...
探测器还可以检测信号的幅度峰峰值，用于保持发射端调制信号的消光比，也就是双闭环控制理论。一个是功率闭环控制，另一个是消光比的闭环控制。
在相干模块的LO需要稳定波长，锁波是需要探测器作为波长检测传感器来用的，实现波长的闭环控制。
如果按材料来分，主要是三五族与四族材料
三五族，InP、InGaAs、GaAs等材料，GaAs用于多模通信，InP（+InGaAs）用于单模通信，宽谱接收，支持O、E、C、L等波段，且性能很好。
四族，主要是Ge、Si等材料，有利于集成光学，但性能略差一点。主要是锗与硅之间的材料晶格不匹配，有较大暗电流。
再看一下光进入吸收层的方向，也就是常说的垂直结构与波导型探测器，波导型探测器光进入吸收层的水平方向，这些都以晶圆表面作为参考面的，平行于晶圆表面则为水平。
传统垂直结构，容易理解。
波导型结构，刚才说的是光进入吸收层的方式是水平，而不是光进入探测器的方向一定为水平。还可以细分为光水平入射进入探测器，然后沿着水平波导进入吸收层，或者光垂直耦合进入探测器，然后内部将光转为水平波导，再将水平波导的方式进入吸收层。
垂直结构与水平波导型的优劣势，垂直结构是传统结构，制造成本低，工艺简单，产业成熟。
垂直结构的常见探测器，由于吸收层的厚度与带宽有关，也与灵敏度有关，这个矛盾是高速探测器需要设计时反复权衡的。
垂直结构的光学入射，有正入射也有背入射，二者也存在纠结，需要权衡。
由于光进入到吸收层，还需要跨过各种半导体材料，不是直接进入吸收材料的，那就需要考虑透明的波导材料。吸收属于“不透明”，波导是“透明”的。
大部分选择了波导材料与吸收材料分离，无论是锗硅还是InGaAs/InP等三五族材料，常见的都是分离了波导与吸收材料的。
但也慢慢出现了不分离的材料，硅在无大电场时对光纤通信波段是透明的，但是如果降低波导面积提高光的能量密度且在较大电场时，可以实现部分吸收，也就是双光子吸收与载流子吸收。同一个材料既可以用于透明波导，也可以“附加条件”下用于不透明的吸收材料。
在探测器里的设计，是否需要光学增益，以前很少考虑，但现在高速器件对带宽和灵敏度的双重考验，越来越多的探测器考虑了光学增益，比较常见的是加反射层，一部分考虑微环谐振增益，还有一些考虑集成SOA。
增加反射层，是光学增益设计较为常见的选择。
探测器是从光信号转为电信号的，光学方向与电学方向，在xyz轴向上，既有正交分布的，也有平行结构的。正交结构也分两大类，一大类是在二维平面的正交，xy轴，都平行于晶圆表面。
还有一类是xy与Z轴的正交垂直。
刚才说探测器有考虑一部分的光学增益，另外还可以考虑电学增益，就是将转换后的电流进行放大，通常选择APD的雪崩放大效应，获得雪崩增益
既然需要电学增益，那么吸收材料与雪崩材料是否分离，产业也有不同的设计类型，在光纤通信的波段（1260-1650nm单模波段）相比较激光雷达的波段要长，所以光纤通信的APD通常选择吸收电场与雪崩电场分离，因为他们的耐压程度不同。
而激光雷达的APD，或者叫PAD，是一个意思，就无需分离吸收材料与雪崩材料。
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