[发明专利]通用宽带光检测器设计和制造方法

说明书

本申请涉及通用宽带光检测器设计和制造方法。一种宽光谱带宽光检测器，该检测器设计用于在不同的航空电子网络和传感器中使用的所有类型的光纤，以及用于制造这种光检测器的方法。提供了肖特基势垒光检测器，该检测器包括锗，其对在紫外至近红外范围(220至1600nm)内的光具有宽的光谱响应。提供具有宽光谱响应的光检测器避免了在具有不同光纤网络和传感器的航空电子平台中使用多种不同类型的光检测器和接收器。

技术领域

本文所公开的技术一般涉及能够实现电气部件之间的通信的光纤网络。相比铜网络，光纤网络具有更高的速度、更低的重量和抗电磁干扰性的优点。许多型号的商用飞机都具有光纤网络，以便减小尺寸、重量和功率。

背景技术

使用塑料光纤(POF)的光网络在重量、尺寸、带宽、功率和抗电磁干扰性上具有优于铜线的优势。塑料光纤在易于处理、安装和维护上具有优于玻璃光纤(GOF)的优点。使用POF可以产生显著的重量减轻。重量减轻对于交通工具比如飞机上的网络可能是重要的，其中重量减轻可以导致减少的燃料消耗和降低的排放。

在POF网络可完全取代GOF网络之前，使用GOF网络的传统航空电子系统也将用于许多旧型号的和新型号的商用飞机中。玻璃光纤在1550nm的波长处具有最低损耗。玻璃光纤在1300nm处还具有最低色散。因为广泛可用的、成熟的且低成本的垂直腔面发射激光发射器在850nm波长下操作，所以短距离多模式玻璃光纤网络也使用850nm波长。因此，一些传统的航空电子GOF网络在850nm、1300nm和1550nm下操作。这些传统的GOF网络将与许多飞机系统中的POF网络共存。

现有的解决方案是针对不同的光纤网络或传感器使用不同的光检测器。例如，对于使用由聚(甲基丙烯酸甲酯)制成的POF的低数据速率POF网络(例如，控制器区域网络(CAN)总线)，使用硅光检测器用于在可见波长范围(450、550和650nm)内的接收器操作。对于高速千兆位POF网络(例如，ARINC 664，千兆位以太网)，使用InGaAs光检测器用于在1200至1550nm波长范围的接收器操作。对于GOF网络，GaAs光检测器用于850nm的波长，和InGaAs光检测器用于1300nm或1550nm的波长网络。上述解决方案的缺点是多方面的。

第一，在具有不同的光纤网络和传感器的飞机系统中，需要不同的接收器。多个接收器的部件的供应、存储和安装增加了飞机航空电子系统的生产成本。

第二，目前没有满足未来商用飞机航空电子系统中所有光纤(POF和GOF)网络的宽光谱范围和高量子效率要求的具有宽带光谱特性的商用现货(COTS)光检测器。例如，一些COTS接收器具有光检测器尺寸，该检测器尺寸没有优化以与大直径POF连接。结果，具有不匹配的光检测器尺寸的POF网络具有较低的接收器灵敏度，这反过来提供了较低的光学链路余量和较短的链路距离。

第三，一些COTS POF接收器具有光检测器结构，这使得接收器产生低于期望的光功率电平的额外的光脉冲。这个问题在本文中称为“任意脉冲现象”(APP)。由于APP问题，光纤网络的动态范围减小。

发明内容

设计以下一些细节中公开的技术旨在减轻上述问题。以下特别详细地公开了用于不同航空电子网络和传感器的所有光纤类型的非常宽的光谱带宽光检测器设计和制造方法。本文提出的解决方案提供了一种包括锗的肖特基势垒光检测器(下文中称为“锗肖特基势垒光检测器”)，该检测器对紫外至近红外范围(220至1600nm)内的光具有宽的光谱响应。提供具有宽光谱响应的光检测器避免了在具有不同光纤网络和传感器的航空电子平台中使用多种不同类型的光检测器和接收器。