Фотоприемник



Фотоприемник
Фотоприемник

 

H01L31/12 - связанные с одним или несколькими электрическими, например электролюминесцентными, источниками света конструктивным путем, например путем формирования на общей подложке или внутри нее, и кроме того электрически или оптически связанные с этими источниками света (полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним поверхностным или потенциальным барьером, приспособленные для излучения света H01L 33/00; электролюминесцентные элементы и фотоэлементы H03F 17/00; электролюминесцентные источники света как таковые H05B 33/00)

Владельцы патента RU 2462742:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к фотоприемникам и предназначено для селективной регистрации оптических сигналов в оптоэлектронных устройствах. Фотоприемник содержит интерференционно-чувствительный фотоэлектрический слой, N оптических линий задержки, каждая из которых смещена в плоскости, перпендикулярной измеряемому световому потоку, и зеркало, при этом фотоэлектрический слой оптически связан с N линиями задержки. Технический результат заключается в обеспечении возможности регистрации суммы N оптических сигналов с различной разностью хода. 2 ил.

 

Изобретение относится к фотоприемникам и предназначено для селективной регистрации оптических сигналов в оптоэлектронных устройствах.

Известны фотоприемники и интерферометры для селективной регистрации оптических сигналов, состоящих из тонкослойных и прозрачных фоточувствительных слоев, расположенных на пути встречных световых потоков [Патенты России №2243615, 27.12.2004, Бюл. №36; №2217710, опубликован 27.11.2003, Бюл. №33; №2277222, опубликован 27.05.2006, Бюл. №15]. Селективность в них достигается за счет суммирования усиленных электрических сигналов на выходах фотоэлектрических слоев. Селективная характеристика в таких устройствах формируется за счет двух факторов: расположения фотоэлектрических слоев в оптическом пространстве (оптической разности хода встречных световых потоков) и выбора коэффициента усиления каждого из усилителей. При этом коэффициенты усиления изменяют в широких пределах (от усиления до ослабления), а суммирование выполняют с одинаковыми или разными знаками.

Известен фотоприемник (А.А.Ivanenko, V.F.Shabanov, A.M.Sysoev, N.P.Shestakov, Interference sensitive selective photodetector, Proc. of SPIE Vol.7009 70091К-1 Selected paper from Second International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers, edited by Igor A.Sukhoivanov, Vasily A. Svich, Yuriy S.Shmaliy, Proc. of SPIE Vol.7009, 70091K, (2008) · 0277-786X/08/$18 · doi: 10.1117/12.795313), в котором N прозрачных интерференционно-чувствительных слоев расположены на различных оптических расстояниях от зеркала в области стоячих волн, образованных встречными световыми потоками. Каждый из фотоэлектрических слоев расположен на оптическом расстоянии LN от отражателя, смещен в поперечном направлении и оптически связан с соответствующей линией задержки. Электрические сигналы фоточувствительных слоев усиливают и суммируют. В этом устройстве полоса спектральной чувствительности формируется за счет расположения фоточувствительных слоев на различных расстояниях от зеркала и суммирования электрических сигналов с заданными весовыми коэффициентами. Это устройство является прототипом изобретения.

Однако они обладают следующими недостатками: электронные шумы фотоэлектрических слоев и соответствующих усилителей в результирующих сигналах суммируются.

Техническим результатом изобретения является селективный фотоприемник с низкими шумами.

Технический результат достигается тем, что фотоприемник содержит интерференционно-чувствительный фотоэлектрический слой, N оптических линий задержки, каждая из которых смещена в плоскости, перпендикулярной измеряемому световому потоку, и зеркало, причем фотоэлектрический слой оптически связан с N линиями задержки.

Увеличение отношения сигнал-шум достигается за счет того, что в фотоприемнике содержится только один прозрачный и тонкий интерференционно-чувствительный фотоэлектрический слой. Оптические сигналы с различной разностью хода LN, поступающие с N оптических линий задержки, регистрируются прозрачным интерференционно-чувствительным слоем (в области стоячих волн, образованных встречными световыми потоками), таким образом, суммирование оптических сигналов происходит в оптическом диапазоне спектра. Поэтому электрические помехи, связанные с суммированием электрических сигналов от N интерференционно-чувствительных слоев и соответствующих усилителей, не возникают.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1. Схема фотоприемника. S1 - световой поток на входе фотоприемника; 1 - интерференционно-чувствительный фотоэлектрический слой; 2 - линии задержки N, где N - положительное целое число; 3 - зеркало.

Фиг.2. Результаты расчета чувствительности фотоприемника с двумя линиями задержки с характеристиками режекторного Sреж. и пропускающего Sпроп. фильтров соответственно. Штрихпунктирная кривая для линии задержки длиной L10/2 и L20, сплошная линия L10/4 и L20/2.

Интерференционно-чувствительный слой фотоприемника 1 расположен параллельно плоскости зеркала 3. Оптические задержки 2 в виде N прозрачных слоев с оптическими толщинами LN расположены между фотоэлектрическим слоем и зеркалом. Здесь LN - оптическая толщина N-й оптической задержки, где N - целое положительное число.

Фотоприемник работает следующим образом. Излучение поступает на фоточувствительную площадку тонкослойного прозрачного интерференционно-чувствительного фотоэлектрического слоя 1, далее проходит через N оптических линий задержки 2 к зеркалу 3. Отраженное зеркалом излучение проходит этот же оптический путь, в обратном направлении образуя стоячие волны с различной разностью хода в области регистрации, т.е. в области расположения интерференционно-чувствительного фотоэлектрического слоя 1. Сигналы с различной разностью хода регистрируются интерференционно-чувствительным фотоэлектрическим слоем 1. В результате этого формируется отклик (фототок), пропорциональный сумме интенсивностей стоячих волн, имеющих различную оптическую задержку. Конкретный вид спектральной чувствительности фотоприемника определяется следующими факторами: числом оптических линий задержки, размером рабочей площади и длиной каждой линии оптической задержки. На фиг.2 представлен расчет спектральной чувствительности селективного фотоприемника, содержащего один фотоэлектрический слой, регистрирующий оптические сигналы от двух линий задержки. Расчеты выполнены в следующем приближении. Поглощение света в фотоэлектрическом слое не учитывалось. Толщина фотоэлектрического слоя полагалась менее четверти длины волны коротковолновой границы спектрального диапазона. В расчете не учитывались особенности спектральной чувствительности, связанные с материалом фоточувствительного слоя. Спектральная чувствительность фотоприемника с задержками, соответствующими оптическим толщинам L10/2 и L20, представлена штриховой кривой, сплошная линия соответствует L10/4 и L20/2.

Отличие известных интерференционно-чувствительных фотоприемников от предлагаемого решения заключается в том, что в фотоприемнике имеется только один интерференционно-чувствительный слой, который регистрирует сумму оптических сигналов с различной задержкой.

Разность хода стоячих волн встречных световых потоков равна нулю на поверхности зеркала, она возрастает при удалении от него в направлении нормали к его поверхности. В известных решениях фотоэлектрические слои располагаются на различном расстоянии в этом направлении. Каждый фотоэлектрический слой регистрирует интенсивность интерференции с различной разностью хода встречных световых лучей. Фотоэлектрические сигналы усиливаются и суммируются. Соответственно суммируются и шумы N фотоэлектрических слоев и соответствующих усилителей. Увеличение отношения сигнала к шуму в предлагаемом решении достигается за счет того, что N оптических сигналов с различной разностью хода (за счет различной длины оптической задержки) суммируются при регистрации одним фотоэлектрическим слоем, поэтому на отношение сигнал-шум влияют шумы одной фотоэлектрической системы, состоящей из фоточувствительного слоя и усилителя.

Фотоприемник может быть использован для селективной регистрации оптических сигналов.

Фотоприемник, содержащий интерференционно-чувствительный фотоэлектрический слой, N оптических линий задержки, каждая из которых смещена в плоскости, перпендикулярной измеряемому световому потоку, и зеркало, отличающийся тем, что фотоэлектрический слой оптически связан с N линиями задержки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, конкретно к диодным источникам и приемникам, излучающим и принимающим излучение с поверхности в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, и может найти применение в приборах газового анализа, спектрометрах, в системах обнаружения и связи.

Изобретение относится к конструктивным элементам полупроводниковых приборов, по меньшей мере, с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенных для светового излучения, в частности, к железнодорожным светодиодным светофорам.

Изобретение относится к оптоэлектронному приборостроению и может быть использовано для создания оптоэлектронных преобразователей и информационных матричных дисплеев.

Изобретение относится к области обработки информации, представленной оптическими сигналами, в частности к устройствам регенерации, усиления, коммутации оптических сигналов (ОС) полупроводниковыми структурами.

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к монолитным оптоэлектронным приборам, и может быть использовано в вычислительной технике, устройствах автоматики, системах оптической связи.

Оптрон // 551730

Изобретение относится к композиции, меняющей цвет в зависимости от дозы поглощенного излучения, и ее применению в качестве индикатора дозы УФ-излучения. .

Изобретение относится к композиции, меняющей цвет в зависимости от дозы поглощенного излучения, и ее применению в качестве индикатора дозы УФ-излучения. .
Изобретение относится к области обрабатывающих композиций, используемых для фиксирования изображения при автоматической химико-фотографической обработке медицинских и промышленных рентгеновских пленок.

Изобретение относится к полимерным частицам, пригодным для покрытий печатных пластин. .

Изобретение относится к светочувствительным материалам, проявляемым методом химического осаждения металлов из растворов физических проявителей, которое может быть использовано для записи информации, формирования фотоселективных токопроводящих структур и в других областях техники.

Изобретение относится к фотополимеризационноспособной акриловой композиции, содержащей способную к фотовосстановлению соль золота, золотосодержащему пространственно-сетчатому полимерному материалу на ее основе и способу получения указанного материала.

Изобретение относится к фотолитографическим процессам по формированию на функциональной поверхности подложки с помощью фоторезистов рельефного покрытия заданной конфигурации для получения изображения рисунков при изготовлении интегральных схем в микроэлектронике, радиоэлектронике.

Изобретение относится к новым фотохромным регистрирующим средам для трехмерной оптической памяти с фоторефрактивным недеструктивным считыванием оптической информации для использования в многослойных оптических дисках нового поколения с информационной емкостью более 1 Тбайт, обеспечивающих создание трехмерной (3D) оперативной оптической памяти
Наверх