Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Арратуна Р. -> "Оптические вычисления" -> 40

Оптические вычисления - Арратуна Р.

Арратуна Р. Оптические вычисления — М.: Мир, 1993. — 441 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskievichesleniya1993.pdf
Предыдущая << 1 .. 34 35 36 37 38 39 < 40 > 41 42 43 44 45 46 .. 175 >> Следующая

могла бы генерировать на емкостной нагрузке импульсы с малым временем
нарастания и спада. При этом мощность, рассеиваемая такими
формирователями тактовых импульсов, может стать излишне большой.
Данные на рис. 3.21 показывают, что даже при лучшем стечении
обстоятельств спад пропускания составит самое большее .30%. Этой величины
более чем достаточно для некоторых задач обработки сигналов, таких как
двумерное преобразование Фурье
104
Часть I. Пространственные модуляторы светя
116], но, видимо, это не пригодно для задач оптических вычислений. Таким
образом имеются вынужденные причины для поиска альтернативных структур,
которые и позволят усилить глубину модуляции, и снизят требования к
управляющим напряжениям.
Недавно в [13] были представлены некоторые идеи относительно путей
дальнейшего прогресса в данном направлении. Один важный момент, который
следует отметить, состоит в том, что из-за ярко выраженной нелинейной
зависимости между коэффициентом поглощения и электрическим полем, области
ПЗС канала со слабым полем вносят непропорционально малый вклад в
поглощение. Так, основная часть электропоглощения в структуре на рис.
3.8, а возникает вблизи затвора, где поле максимально. Более эффективной
могла бы быть структура, в которой электрическое поле распределено
однородно по большей части канала. Другим путем увеличения соотношения
контраста является подход, в котором применяются многослойные структуры и
управляющие электрические напряжения прикладываются к слоям параллельно,
а оптическое поглощение осуществляется при последовательном прохождении
слоев. Оба подхода воплощены в структуре, показанной на рис. 3.23.
Основная
Области вырождения
hv<?g
с" (а) Низкий уровень поглощения фотонов
(61 Средний уровень поглощения
(в) Высокий уровень поглощения
Рис. 3.23. Иллюстрация к методике увеличения контраста ПМС, основанного
на электропоглощении и использующего многослойную комбинацию p-i-n-i-p
ячеек.
Глава 3. Компоненты оптического процессора на основе ПЗС
105
ячейка состоит из последовательно легированных p-i-n-i-p слоев. Слои p-
типа сильно легированы и действуют как управляющие электроды или затворы,
электрически разделяя каждую ячейку, в то время как в i-слое
поддерживается однородное электрическое поле для получения максимального
электропоглощения. Расчеты показали, что всего лишь на 4 ячейках при 20 В
может быть получено затухание в 10 дБ.
Хотя этот подход привлекателен с точки зрения рабочих характеристик, он
порождает значительные трудности при изготовлении устройств. Среди многих
проблем изготовления этой структуры возникает необходимость создания
контактов между п- и p-слоями с помощью глубоких каналов, протравленных в
материале. Это требование увеличило бы, вероятно, минимальный размер
элемента (50 мкм), что является нежелательным обстоятельством с точки
зрения быстродействия и выхода годных устройств.
3.5.3. Эффект выбеливания
Важным ограничением возможностей этого модулятора является эффект,
называемый выбеливанием и заключающийся в потере модулирующих свойств по
мере того, как устройство подвергается воздействию света. Излучение,
поглощаемое в ПЗС в процессе электропоглощения, создает электрон-дырочные
пары. В свою очередь электроны, удерживаемые в квантовых ямах в ПЗС,
уменьшают поля и, еледовательно, само поглощение. В качестве грубой
численной оценки возьмем типичную ячейку ПЗС, имеющую размеры порядка 30
мкм и зарядовую емкость в 10е электронов. Изначально незаполненная яма
после поглощения 10е фотонов имела бы оптическое поглощение, уменьшенное
с максимального до минимального значения. На длине волны, представляющей
в данном случае интерес, это соответствует энергии кванта света в 0,23
пДж. Поскольку выбеливание является фундаментальным механизмом,
ограничивающим возможности данного устройства, то могут быть предложены
некоторые рекомендации для сведения к минимуму этой проблемы.
Существенный момент состоит в том, чтобы разработать ПЗС с большой
емкостью управляющего заряда. Это может быть достигнуто за счет
использования ячеек большого размера и увеличения емкости затвор - канал.
Последнее требует применения тонких, сильнолегированных каналов, что
находится в согласии с требованиями высокого быстродействия, но
противоречит требованию большой толщины поглощающей области для
эффективного взаимодействия со светом.
В большей мере количественное описание эффекта можно найти на рис. 3.24.
Здесь предполагается, что толщина эпитаксиального слоя, легированного до
5X10IS, составляет 2,1 мкм,
106
Часть I. Пространственные модуляторы света
максимальный канальный потенциал равняется 15 В, а длина волны падающего
оптического сигнала составляет 880 нм. Предполагается, что длительность
потока фотонов велика по сравнению с характерным временем динамики
носителей заряда, так что выбеливание "отслеживает" падающее излучение.
Это предполагает использование оптических импульсов длительностью порядка
Предыдущая << 1 .. 34 35 36 37 38 39 < 40 > 41 42 43 44 45 46 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed