光检测器

            光检测器是把光信号变为电信号的器件，由于从光纤中传输过来的光信号一般是非常微弱且产生了畸变的信号，因此光纤通信系统对光检测器提出了非常高的要求：

•在系统的工作波长上要有足够高的响应度，即对一定的入射光功率，光检测器能输出尽可能大的光电流；

•有足够高的响应速度和足够的工作带宽，即对高速光脉冲信号有足够的快的响应能力；

•产生的附加噪声小；

•光电转换线性好，保真度高；

•工作稳定可靠，工作寿命长；

•体积小，使用简便。

            目前，满足上述要求、适合于光纤通信系统使用的光检测器主要有半导体PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）、光电晶体管等。其中，前两种应用最为广泛。

基本原理和结构

            受激吸收是半导体光检测器的基本工作原理。半导体光检测器的核心是PN结的光电效应，工作在反向偏压下的PN结光电二极管是最简单的半导体光检测器。当PN结上加有反向偏压时（P区加负，N区加正），外加电场的方向和空间电荷区里电场的方向相同，外电场使势垒加强，PN结的能带如图9.26所示。由于光电二极管加有反向偏压，因此空间电荷区里载流子基本上耗尽了，这个区域称为耗尽区。当光束入射到PN结上，且光子能量加,大于半导体材料的禁带宽度E，时，价带上的电子可以吸收光子跃迁到导带，结果产生一个电子一空穴对。如果光生电子一空穴对在耗尽区里产生，那么在电场的作用下，电子将向N区漂移，空穴将向P区漂移，从而形成光生电流。

            为了得到高量子效率、提高响应速度，器件一般采用PIN结构。它是在高掺杂P型和N性半导体材料之间生长一层本征半导体材料或低掺杂半导体材料，称为1层。高掺杂的P区和N区非常薄。如图9.27所示。这种结构使得光子在耗尽区内能够被充分吸收，以利于提量子效率和响应速度。对于InGaAs材料制作的光电二极管，还往往采用异质结构,从而进一步提高器件的量子效率。