Главная > Оптика > Оптические вычисления
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

3.5.3. Эффект выбеливания

Важным ограничением возможностей этого модулятора является эффект, называемый выбеливанием и заключающийся в потере модулирующих свойств по мере того, как устройство подвергается воздействию света. Излучение, поглощаемое в ПЗС в процессе электропоглощения, создает электрон-дырочные пары. В свою очередь электроны, удерживаемые в квантовых ямах в ПЗС, уменьшают поля и, еледовательно, само поглощение. В качестве грубой численной оценки возьмем типичную ячейку ПЗС, имеющую размеры порядка 30 мкм и зарядовую емкость в электронов. Изначально незаполненная яма после поглощения 106 фотонов имела бы оптическое поглощение, уменьшенное с максимального до минимального значения. На длине волны, представляющей в данном случае интерес, это соответствует энергии кванта света в Поскольку выбеливание является фундаментальным механизмом, ограничивающим возможности данного устройства, то могут быть предложены некоторые рекомендации для сведения к минимуму этой проблемы. Существенный момент состоит в том, чтобы разработать ПЗС с большой емкостью управляющего заряда. Это может быть достигнуто за счет использования ячеек большого размера и увеличения емкости затвор — канал. Последнее требует применения тонких, сильнолегированных каналов, что находится в согласии с требованиями высокого быстродействия, но противоречит требованию большой толщины поглощающей области для эффективного взаимодействия со светом.

В большей мере количественное описание эффекта можно найти на рис. 3.24. Здесь предполагается, что толщина эпитаксиального слоя, легированного до составляет 2,1 мкм,

максимальный канальный потенциал равняется 15 В, а длина волны падающего оптического сигнала составляет 880 нм. Предполагается, что длительность потока фотонов велика по сравнению с характерным временем динамики носителей заряда, так что выбеливание «отслеживает» падающее излучение. Это предполагает использование оптических импульсов длительностью порядка пикосекунды или более. Для оптических импульсов с существенно меньшей длительностью эффекты выбеливания могли бы возникать только после того, как фотоны возбудили устройство.

На рис. 3.24 показано, как глубина модуляции изменяется по мере заполнения ям фотогенерированными носителями. Например, для изначально пустой ямы (канальное напряжение 15,0 В) заполнение ее оптическим входным сигналом на 60% емкости уменьшило бы поток фотонов до 0,85 к первоначальному значению, в то время как в отсутствие выбеливания снижение составило бы 0,76 к входному сигналу. Если яма вначале заполнена частично, тогда дополнительные, фотоэлектроны могли бы переполнить яму, и оптическая модуляция больше не управлялась бы начальным канальным напряжением. Этот предел указан штриховой линией. Одно из воздействий эффекта выбеливания, следовательно, состоит в сужении динамического диапазона устройства путем ограничения диапазона размеров зарядового пакета, который может переноситься в устройстве.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление