Лазерный мир

Группа ученых из России и Беларуси разработала мощные сверхвысокочастотные (СВЧ) фотодиоды, которые могут использоваться в качестве ключевых компонентов на волоконно-оптических линиях связи. Эти фотодиоды способны выдавать быстроменяющийся ток большой мощности, преобразуя его из быстрого (высокочастотного) лазерного излучения. Технология передачи информации, в которой применяются СВЧ-фотодиоды, относится к радиофотонным и позволяет транслировать СВЧ-сигнал на большие расстояния по оптоволокну почти без потерь и не требует преобразований сигнала вида «аналог-цифра». 

Фотодиод и золотые электроды (контакты) 

Результаты работы коллектива исследователей Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) и Государственного научно-производственного объединения «Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника» Национальной академии наук Беларуси (НАНБ) удостоены 21 апреля премии имени академика  В.А. Коптюга и опубликованы в Journal of semiconductors, «Журнале технической физики» и других изданиях.

Основные компоненты системы передачи данных ― оптоволоконная линия, полупроводниковый лазер, модулятор и фотодиод. Лазер передает информацию по оптоволокну. Модулятор «настраивает» характеристики лазерного луча в соответствии со свойствами входного радиосигнала. Фотодиод на выходе линии передачи преобразует оптический сигнал в электрический для подачи конечному пользователю.

«К фотодиоду предъявляются большие требования: ему предстоит, во-первых, выдавать ток большой мощности (десятки-сотни милливатт), во-вторых, ток должен быть быстроменяющийся, следуя за характеристиками лазерного излучения (диапазон частот 10-50 гигагерц). Важно одновременное выполнение двух требований, и его получить значительно сложнее, чем каждого отдельно», ― говорит один из авторов исследования, старший научный сотрудник ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Михайлович Гилинский. Информация взята с портала «Научная Россия» Основные компоненты системы Radio Over Fiber ― полупроводниковые, и материал для них может быть синтезирован с помощью метода молекулярно-лучевой эпитаксии. «Разработанная технология создания фотодиодов дает нам преимущество ― если нужно сделать структуры для других компонентов (лазера, электрооптического модулятора), у нас накоплен большой опыт.

Так выглядят слои фоточувствительной полупроводниковой гетероструктуры (фотодиода) при большом увеличении 

К тому же иметь одну технологию для изготовления нескольких разных приборов было бы выгодно, ― можно использовать одни подходы, они не совпадут на сто процентов, но общее сходство будет», ― добавляет Александр Гилинский. Конечно, сейчас есть и другой способ транслировать радиосигнал «по проводам» ― для этого используется коаксиальный кабель ― многим он знаком, например, как телевизионный. Но радиосигнал СВЧ-диапазона в коаксиальном кабеле затухает очень быстро (на метровых расстояниях), а по оптоволокну может транслироваться на десятки и сотни километров. В частности, поэтому применение технологии Radio Over Fiber востребовано при проведении трансляций крупных мероприятий — для многоканальной передачи видео высокого разрешения. В ближайшее время специалисты ИФП СО РАН планируют рассказать о результатах следующего шага — изготовлении фотоприемника с интегрированным усилителем — на конференции «Мокеровские чтения». Для решения этой задачи исследователи (вместе с коллегами из Томска) применяют технологические приемы, разработанные при создании вышеописанных мощных СВЧ-фотодиодов. 

Источник: https://scientificrussia.ru/articles/fotodiody-primenimye-v-telekommunikacionnyh-sistemah-novogo-pokolenia-sozdany-v-sibiri