Photodiodes et photodétecteurs

Photodiode à avalanche

• Présente une grande rapidité
• Permet de multiplier le nombre de photoporteurs générés
• Présente moins de bruit que les photodiodes classiques

Puissance équivalente de bruit d'un photodétecteur

• Une très petite puissance équivalente de bruit permet de détecter des signaux très faibles
• Fait diminuer la fréquence de modulation

Liaison optoélectronique

• La meilleure liaison optoélectronique est LASER+FIBRE DE SILICE+APD
• La fibre de silice est plus performante que la fibre de plastique
• L'APD (Avalanche Photodiode) est plus sensible que le PIN (Positive-Intrinsic-Negative)

Laser monomode

• Émet une seule longueur d'onde
• Repose sur l'émission stimulée
• Présente un seul mode de fonctionnement

Cavité optique dans une diode laser

• Permet de sélectionner les longueurs d'onde avec amplification
• Permet l'amplification des photons
• N'est pas nécessaire pour l'amplification

Diode laser doublement dégénéré

• Permet l'augmentation de probabilité de l'émission stimulée
• Permet l'augmentation de populations des porteurs de charge
• Présente des niveaux de Fermi à l'intérieur des bandes de valence et de conduction

Fibre optique à gradient d'indice

• La fibre optique à gradient d'indice est un type de fibre qui présente une variation de l'indice de réfraction en fonction de la distance radiale (r) par rapport au centre de la fibre.
• Le mode de propagation dans cette fibre est déterminé par la variation de l'indice de réfraction, qui influence la trajectoire des ondes lumineuses.

Caractéristiques de la fibre

• Diamètre du cœur : 52 um
• Diamètre de la gaine cœur : 125 um
• Indice de réfraction au centre de la fibre : 1,48
• Variation relative d'indice : 10^(-2)

Indice de réfraction de la gaine

• L'indice de réfraction de la gaine (ng) est très proche de l'indice de réfraction du cœur (nc)
• La variation relative d'indice (A) est très petite, ce qui permet d'utiliser le développement limité (1 + x)^(1/n) = 1 + n.x

Profil d'indice

• Le profil d'indice de la fibre peut être exprimé en fonction de la distance r : n = n(r) pour a = 1
• Le profil d'indice tend vers l'infini

Nombre de modes

• Le nombre de modes dans la fibre dépend de la valeur de a (a = 1)
• Pour a = 1, le nombre de modes peut être calculé

Condition de fibre monomode

• Le diamètre du cœur doit satisfaire une condition spécifique pour avoir une fibre monomode

Liaison optoélectronique

• La liaison optoélectronique est composée d'une fibre optique, d'une diode laser et d'une photodiode PIN
• La fibre optique a une longueur de 5 km et fonctionne à une longueur d'onde de 1,55 um
• La diode laser injecte une puissance optique de 10 mW dans la fibre
• La photodiode PIN reçoit une puissance de 1 mW

Schéma de la liaison optoélectronique

• Le schéma de la liaison optoélectronique comprend la fibre optique, la diode laser et la photodiode PIN
• Chacun de ces éléments a un rôle spécifique dans la transmission de l'information

Pertes en dB dans la fibre

• Les pertes en dB dans la fibre peuvent être calculées et déduisent le coefficient d'atténuation en dB/km

Ouverture numérique et cône d'acceptance

• L'ouverture numérique et le cône d'acceptance de la fibre peuvent être définis et calculés
• Ils dépendent des caractéristiques de la fibre et de la liaison optoélectronique

Quiz sur les photodiodes et les photodétecteurs, leurs caractéristiques et propriétés. Testez vos connaissances sur les différents types de photodiodes et leur fonctionnement.