一種新型諧振腔增強型光電探測器的性能分析

式(6)右側大括號內的參數代表了腔的量子效率增強效應。當R2=0時(shí)該增強因子為l，此時(shí)式(6)給出的是傳統探測器的量子效率。圖2顯示了η對波長(cháng)的依賴(lài)關(guān)系。三條曲線(xiàn)分別對應于頂鏡反射率R1為0.9，0.3和0.05時(shí)的情況(其中實(shí)線(xiàn)為-0.9，點(diǎn)線(xiàn)為-0.3，段線(xiàn)為-0.05)，其余參數設定為底鏡反射率R2=0．9，αd=O．1，L=2μm。η周期性地在諧振波長(cháng)處，即2βL+ψ1+ψ2=2mπ(m=l，2，3…)得到增強。

圖2中的平直虛線(xiàn)即代表在相同有源層厚度(ad=0．1)情況下傳統光探測器所能達到的量子效率，兩種探測器的對比是很明顯的。傳統光探測器在很寬的波長(cháng)范圍內具有基本恒定的量子效率，最大量子效率也不超過(guò)0．1，而RCE型光探測器可以通過(guò)設計在特定波長(cháng)處獲得極大增強的量子效率。這就是諧振腔對量子效率的增強作用。
RCE器件的量子效率最大值條件為：，恰當地選擇器件參數可以使RCE PD的量子效率達到近乎100％的理論值。

2 RCE器件的駐波效應分析
對于兩個(gè)相向傳播的光波方程式(2)和式(3)，它們相互疊加形成的駐波將會(huì )在腔內形成光場(chǎng)強度的周期性空間分布，器件量子效率由于受到光場(chǎng)強度分布的影響，將是有源層在光場(chǎng)中位置的函數，稱(chēng)為駐波效應(Standing Wave Effect，SWE)。正是SWE的存在使得RCE器件具有波長(cháng)選擇性和諧振波長(cháng)處的增強效應。
駐波效應在量子效率公式中可以方便表示為有效吸收系數αeff=SWE?α，它隨有源層位置的不同而表現為增強或減弱效應。

假設吸收區之外的吸收系數可忽略，而吸收區的吸收系數為常數，則：

腔內駐波的前向分量(Ef)與后向分量(Eb)由式(2)和式(3)給出，總電場(chǎng)E及其強度為：