雪崩光探测器优化设计取得新进展

光探测器（PD）是光通信系统的核心器件。现有的通信用PD包括PIN-PD和雪崩光探测器（Avalanche photodetector， APD）。PIN-PD即使在最大响应度的条件下，一个光子最多也只能产生一个电子-空穴对，是一种无内部增益的器件； APD对光电流的放大作用是基于电离碰撞效应：在高反向电场的作用下，被加速的初始电子或空穴获得足够的能量，能够使晶格离化。离化产生的电子和空穴还可以继续分别与晶格发生碰撞产生新的电子-空穴对，这种过程是一种连锁反应，从而由光吸收产生的一个电子-空穴对经过与晶格碰撞离化可以产生大量的电子-空穴对而形成较大的二次光电流。因此，APD具有较高的灵敏度。分别吸收、渐变、电荷、增益（SAGCM）APD在长距离光通信、卫星遥感、激光雷达、夜视成像、伪装识别、有害气体探测和医学诊断等弱光探测（photon-starved detection）领域都有重要的应用前景。

　　光通信光源与相关技术研究团队赵彦立研究员长期从事光通信用光探测器的应用基础研究工作，对把研究成果产业化具有浓厚的兴趣。针对SAGCM APD优化设计和工艺制作较为复杂这一难题，赵彦立研究员及其合作者们首次提出了一个能够预测最佳倍增层厚度的经验公式。利用此经验公式可以使APD优化设计问题简单化。该项研究成果不仅会引起学术界的重视，对广大工程技术人员更具有重要的参考价值。SAGCM APD的相关研究成果已经以华中科技大学作为专利权人申请了核心专利，并在武汉华工正源光子有限公司进行了产业化。

　　本项目得到国家高技术发展计划（863）项目、华中科技大学国防自主创新基金项目和多项企业合作课题的支持。研究结果发表在Optics Express （25 April 2011 / Vol. 19， No. 9 / OPTICS EXPRESS 8546-8556）上。