Детектирование СВЧ амплитудно-модулированных оптических сигналов синхронизированным генератором на лавинно-пролетном диоде

• Автор: Демьяненко, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.12.07, 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ИМТЕДАНСНЫЕ СВОЙСТВА ЛПД ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА НА ЛПД ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО ОПТИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ.

2.1 Составление уравнения генератора при оптическом воздействии на рп переход ЛПД

2.2 Составление укороченных уравнений

2.3 Аппроксимация выражений для расчета импеданса диода

2.4 Определение параметров генератора без оптического воздействия

2.5 Определение параметров генератора при воздействии на него немодулированного оптического сигнала.

2.6 Анапиз генератора при воздействии на него АМ оптического

колебания
3. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ РЕЖИМА РАБОТЫ ГЛПД ПРИ ДЕТЕКТИРОВАНИИ СВЧ АМ ОПТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАКЕТА ДЕТЕКТОРА
СВЧ АМ ОПТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ.
4.1 Разработка макета генератора демодулятора.
4.2 Экспериментальное исследование генератора на ЛПД
4.3 Экспериментальное исследование генератора на Л1Д в режиме детектирования СВЧ АМ оптических колебаний.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы
В настоящей диссертационной работе предложен альтернативный способ детектирования СВЧ амплитудномодулированных АМ оптических колебаний. Решены основные научнотехнические вопросы, открывающие возможность проведения полного цикла разработки детектора СВЧ АМ оптического сигнала на основе генератора на лавиннопролетном диоде ЛПД, введенного в режим синхронизации демодулируемым сигналом.
Актуальность


Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 6 международных (международная НТК студентов и аспирантов, , Москва; «Системный подход в науках о природе, человеке и технике», Таганрог, ; “Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-”, Таганрог, ; «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках», Таганрог, ; “Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-”, Таганрог, ; “Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-”, Таганрог, ;) и всероссийских конференциях, а также на конференциях профессорско-преподавательского состава кафедры Антенн и Радиопередающих устройств Технологического института Южного федерального университета - гг. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов основного текста, заключения и одного приложения. Работа содержит 4 с. Основные результаты представленной диссертационной работы получены автором лично. Известно, что наличие импедансных свойств СВЧ-диода позволяет провести расчет основных параметров СВЧ-генератора и оценить возможное изменение этих параметров при изменении импеданса по каким-либо причинам. Для анализа импеданса необходимо построить теоретическую модель диода, которая отражала бы не только лавинное умножение носителей заряда, по и процессы, протекающие в диодном промежутке при его облучении оптическим сигналом. При строгом анализе высокочастотных процессов в р-п-переходе лавиннопролетного диода следует исходить из нестационарного кинетического уравнения для электронов и дырок, решая его совместно с уравнениями электромагнитного поля в кристалле и высокочастотном контуре, на! ЛПД. Однако в такой общей постановке эта задача вряд ли вообще разрешима. Для того чтобы довести ее решение до практически обозримых результатов, приходится вводить в анализ ряд допущений. Кроме того, практически невозможно учесть все процессы, влияющие на явления в реальных р-п-переходах, что заставляет рассматривать некоторую идеализированную модель [, ]. Пробой является объемным и равномерно распределен по площади р-п-перехода. Диаметр р-п-перехода значительно превышает его ширину, так что можно рассматривать плоскую задачу. В большей части р-п-перехода напряженность электрического поля превышает 5 • 3 В/см, так что скорость дрейфа носителей тока слабо зависит от величины напряженности поля в запорном слое. Диффузионный ток для электронов и дырок в запорном слое значительно меньше дрейфового тока, и его можно не учитывать. Время жизни носителей заряда значительно превышает время пролета ими запорного слоя, так что рекомбинационные процессы несущественны. Напряженность электрического поля Е(х) в р -п-переходе изменяется достаточно плавно, гак что коэффициенты ионизации для электронов а и дырок (5 можно считать однозначными функциями напряженности электрического поля Е(х). Период колебаний значительно больше времени диэлектрической релаксации объемного заряда подвижных носителей в полупроводнике. Умножение квазистационарно, то есть вероятность ионизации является однозначной функцией электрического поля и не зависит от времени. ЛПД, необходимо начать с рассмотрения исходных уравнений, определяющих импедансные свойства собственно ЛПД, и по мере развертывания этого рассмотрения усложнить его включением дополнительного энергетического воздействия в виде оптического излучения. Рассмотрим случай когда кристалл диода освещается со стороны р+ слоя (рис. Будем считать, что кристалл освещен равномерно и лавинный пробой однороден по всей площади р-п-перехода. Это дает право рассматривать одномерную задачу. Будем рассматривать диод с профилем легирования р+-п-п+. Поместим начало системы координат в начало эквивалентного слоя умножения (рис. На рис. Рис. Выражение в правой части уравнения непрерывности тока (1. Первое слагаемое определяет скорость образования пар носителей заряда за счет лавинного умножения, а второе слагаемое учитывает оптическую генерацию элекгронно-дырочиых пар. Оба эти вида генерации значительно превосходят тепловую, и поэтому последней можно пренебречь. Исключение составляет тот случай, когда интенсивность оптического излучения, падающего на р-п-переход ЛПД, настолько мала, что фототок сравним по величине с тепловым током. Этот факт определяет пороговый уровень интенсивности света, при которой влияние его на ЛПД еще будет происходить.