Foto Detectores Y Operación Del Receptor Óptico

• Fotodetectores PIN y de Avalancha.

Su nombre viene de que se componen de una unión P-N y entre esa unión se intercala una nueva zona de material intrínseco (I), la cual mejora la eficacia del detector.

Se utiliza principalmente en sistemas que permiten una fácil discriminación entre posibles niveles de luz y en distancias cortas.

Es relativamente fácil de fabricar, altamente fiable, tiene bajo ruido y es compatible con circuitos amplificadores de tensión. Además es sensible a un gran ancho de banda debido a que no tiene mecanismo de ganancia

Los fotodiodos de avalancha son fotodetectores que muestran, aplicando un alto voltaje en inversa, un efecto interno de ganancia de corriente (aproximadamente 100), debido a la ionización de impacto (efecto avalancha). El mecanismo de estos detectores consiste en lanzar un electrón a gran velocidad (con la energía suficiente), contra un átomo para que sea capaz de arrancarle otro electrón.

Estos detectores se pueden clasificar en tres tipos:

Silicio: presentan un bajo nivel de ruido y un rendimiento de hasta el 90% trabajando en primera ventana. Requieren alta tensión de alimentación (200-300V).

Germanio: aptos para trabajar con longitudes de onda comprendidas entre 1000 y 1300 nm y con un rendimiento del 70%.

Los APD también son diodos polarizados en inversa, pero en este caso las tensiones inversas son elevadas, originando un fuete campo eléctrico que acelera los portadores generados, de manera que estos colisionas con otros átomos del semiconductor y generan ,as pares electrón-hueco.

Esta ionización por impacto determina la ganancia de avalancha.

Características PIN-APD

Costo

Los diodos APD son más complejos y por ende más caros.

Vida

Los diodos PIN presentan tiempos de vida útil superiores.

Temperatura

Los diodos APD son más sensibles a las variaciones de temperatura.

Velocidad

Los diodos APD poseen velocidades de respuesta mayores, por lo tanto permiten la transmisión de mayores tasas de información.

Circuitos de polarización

Los diodos PIN requieren circuitos de polarización más simples, pues trabajan a menores tensiones.

Diferencias

• Los APD son más sensibles que los diodos PIN y requieren de menos amplificación adicional. Las desventajas de los APD son los tiempos de transición, relativamente largos y ruido adicional internamente generado, debido al factor de la multiplicación de avalancha.

• Los receptores PIN y APD según el material que se use varia las características de los mismos dando como resultado diferentes tipos de longitudes de onda.

• Los receptores PIN y APD también sirve para demostrar en que ventana de trabajo las longitudes de onda están.

• Ruido de Fotodetectores

El fotodetector es un dispositivo que mide flujos de fotones. Idealmente, responde a un flujo de fotones Φ (potencia óptica P=hv Φ) generando una corriente eléctrica proporcional ip. Estos dispositivos generan una corriente eléctrica aleatoria i, estas fluctuaciones aleatorias, que se manifiestan como ruido. Si el fotodetector tiene un mecanismo de ganancia, se amplifican tanto la señal como el ruido del fotoelectrón, y se introduce también su propio ruido de ganancia. Finalmente, el ruido del circuito afecta a la corriente actual.

Muchas fuentes de ruido son inherentes en el proceso de detección de los fotones. Algunas de ellas son las que se describen a continuación.

...