Статьи

Подходы к реализации режима счета фотонов, используемые для одноэлементных лавинных фотоприемников, не в полной мере применимы к матричным многоэлементным лавинным фотоприемникам, таким как кремниевые фотоэлектронные умножители. Поэтому в статье рассмотрены особенности реализации режима счета фотонов применительно к этим фотоприемникам. Показана возможность работы в рассматриваемом режиме серийно выпускаемых кремниевых фотоэлектронных умножителей Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035, а также умножителей из опытной партии, произведенной ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь). Определены важные для реализации данного режима характеристики этих кремниевых фотоэлектронных умножителей, в частности, удельный коэффициент амплитудной чувствительности и зависимость отношения сигнал/шум от величины напряжения их питания.

Рассмотрены процессы усиления фототока лавинными фотоприемниками при микроплазменном пробое и показано, что возникающие при этом микроплазменные импульсы заметно влияют на величину коэффициента усиления. Предложен способ определения коэффициента усиления фототока лавинных фотоприемников при наличии микроплазменного пробоя.

Установлено, что напряжение пробоя зависит от интенсивности оптического излучения вплоть до 2,5×10-7 Вт/см2 и обосновано, что для определения коэффициента усиления фототока при напряжениях питания, больших напряжения пробоя, необходимо использовать оптические импульсы с интенсивностью большей указанной и длительностью большей или равной 10,0 мкс.

Матричные многоэлементные лавинные фотоприемники, работающие в режиме счета фотонов, находят широкое применение для регистрации оптического излучения. Однако характеристики матричных многоэлементных ла-винных фотоприемников в таком режиме работы в настоящее время недостаточно изучены. Объектами исследований являлись опытные образцы Si-ФЭУ с p+–p–n+-структурой производства ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь), серийно выпускаемые Si-ФЭУ Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035. В данной статье приведены результаты исследования характеристик в режиме счета фотонов указанных фотоприемников. Определены зависимости удельного коэффициента амплитудной чувствительности от длины волны оптического излучения, температуры и напряжения питания матричного многоэлементного лавинного фотоприемника.

Исследовано влияние температуры окружающей среды и напряжения питания на спектральную чувствительность и динамический диапазон опытных образцов кремниевых фотоумножителей производства ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь) и серийно выпускаемых фотоумножителей Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035. Определено, что максимум спектральной чувствительности кремниевых фотоумножителей сдвинут в коротковолновую область и соответствует длине волны оптического излучения 470 нм. Показано, что увеличение напряжения питания приводит к увеличению чувствительности исследуемых фотоприемников, а зависимость чувствительности от температуры по-разному проявляется при воздействии оптическим излучением разной длины волны.

В качестве объектов исследований использовались серийно выпускаемые многомодовые оптические волокна G651, кремниевые фотоэлектронные умножители ketek РМ 3325 и ON Semi FC 30035, а также Si-ФЭУ производства ОАО «Интеграл». Получены характеристики кремниевых фотоэлектронных умножителей и каналов утечки информации, сформированных на изгибах разного диаметра многомодового оптического волокна. Показана возможность использования кремниевых фотоэлектронных умножителей для регистрации оптического излучения, выходящего из области изгиба. Установлено, что уменьшение диаметра изгиба многомодового оптического волокна приводит к увеличению пропускной способности канала утечки информации, возникающего в области этого изгиба. Наибольшая пропускная способность образовавшегося при этом канала утечки информации 34,3 Мбит/с получена для диаметра изгиба волокна 5 мм при использовании фотоумножителя ketek РМ 3325.

Исследована возможность использования шумовых диодов для измерения температуры, а также применения этих диодов в качестве основы для создания сигнализаторов температуры. В качестве объектов исследования были выбраны кремниевые шумовые диоды производства ОАО «ЦВЕТОТРОН» (Республика Беларусь) моделей ND102L, ND103L, ND104L. Получено, что зависимости электрического тока шумового диода I от температуры T при постоянном напряжении обратного смещения, превышающем напряжение пробоя p–n-перехода шумового диода имеют линейный участок. Величина этого линейного участка зависит от величины превышения напряжением обратного смещения напряжения пробоя p–n-перехода шумового диода. Показано, что при напряжениях обратного смещения, превышающих напряжения пробоя p–n-перехода для температуры 318 К протяженность линейного участка зависимостей I от T
соответствовала всему исследуемому диапазону температур. Это может быть
положено в основу работы сигнализатора температуры на основе шумового
диода.

Исследована пропускная способность оптического канала связи с приемником информации в виде кремниевого фотоэлектронного умножителя (Si-ФЭУ) в условиях фоновой засветки. Представлены зависимости пропускной способности оптического канала связи от уровня фоновой засветки, а также определены уровни фоновой засветки, необходимой для «ослепления» фотоприемника от перенапряжения. Показано, что использование светофильтра с длиной волны 470 нм, соответствующего максимуму спектральной чувствительности Si-ФЭУ, позволяет восстановить информационный сигнал после «ослепления». Полученные результаты могут быть использованы при разработке оптических систем связи.

Приведены результаты исследования амплитудных характеристик шумовых диодов,
а именно зависимость амплитуды и частоты импульсов шумовых диодов от напря-
жения обратного смещения. В качестве объектов исследования были выбраны крем-
ниевые шумовые диоды производства ОАО «ЦВЕТОТРОН» (Республика Беларусь)
моделей ND102L, ND103L и ND104L. Получено, что увеличение перенапряжения при-
водит к увеличению среднего значения амплитуды шумовых импульсов. Установлено,
что наибольшая стабилизация напряжения питания для поддержания постоянного
значения амплитуды шумовых импульсов необходима для шумовых диодов ND104L, а
наименьшая для ND102L. Установлено, что амплитудные распределения импульсов
шумовых диодов имеют ярко выраженный максимум, который смещается с ростом
перенапряжения в сторону больших значений амплитуд, а величина этого пика
уменьшается с увеличением перенапряжения. Результаты этой работы могут найти
применение при разработке цифровых систем передачи и защиты информации