Генерация СВЧ-импульсов монолитными трехпереходными AlGaAs/GaAs p-i-n фотопреобразователями и модулями без обратного смещения
Калиновский В.С.1, Контрош Е.В.1, Толкачев И.А.1, Прудченко К.К.1, Юферев В.С.1, Иванов С.В.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

Email: vitak.sopt@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 25 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 13 января 2025 г.
Принята к печати: 13 января 2025 г.
Выставление онлайн: 21 апреля 2025 г.
Продемонстрирована возможность генерации СВЧ-импульсов в фотовольтаическом режиме монолитными трехпереходными p-i-n AlGaAs/GaAs фотопреобразователями (ФП) лазерного излучения, выращенными методом молекулярно-пучковой эпитаксии. В монолитных трехпереходных p-i-n AlGaAs/GaAs ФП достигнуто существенное увеличение выходной пиковой импульсной мощности и быстродействия в субнаносекундном диапазоне по сравнению с однопереходным p-i-n ФП. При вводе из оптоволокна импульсного лазерного излучения на длине волны 850 nm с пиковой мощностью <5 W и длительностью на полувысоте амплитуды tau0.5=140 ps получены импульсы фотоответа с амплитудой Umax=2.7 V, пиковой мощностью Ppeak=21.6 dBm и длительностью tau0.5≤750 рs. Модуль из двух ФП, включенных последовательно, обеспечил на выходе импульсы с амплитудой Umax=3.4 V, мощностью Ppeak=23.7 dBm и длительностью tau0.5≤420 рs. Показано, что модуль из четырех монолитных трехпереходных ФП способен формировать биполярный СВЧ-импульс с параметрами Umax=6.4 V, Ppeak=29.1 dBm, tau0.5≤1 ns c полосой пропускания до 1.4 GHz и основной несущей частотой ~ 0.8 GHz. Проведенное численное моделирование показало достаточно хорошее соответствие между измеренными и расчетными формами импульсов фотоответа данных ФП. Ключевые слова: монолитный трехпереходный фотопреобразователь, p-i-n AlGaAs/GaAs фотопреобразователь, генерация СВЧ-импульсов, молекулярно-пучковая эпитаксия, импульсное лазерное излучение, длительность на полувысоте амплитуды, оптоволокно, пиковая мощность.
- Д.Ф. Зайцев, В.М. Андреев, И.А. Биленко, А.А. Березовский, П.Ю. Владиславский, Ю.Б. Гурфинкель, Л.И. Цветкова, В.С. Калиновский, Н.М. Кондратьев, В.Н. Косолобов, В.Ф. Курочкин, С.О. Слипченко, Н.В. Смирнов, Б.В. Яковлев, Радиотехника, 85 (4), 153 (2021). DOI: 10.18127/j00338486-202104-17
- A. Rawat, M. Saif Islam, Proc. SPIE, 12880, 128800Q (2024). DOI: 10.1117/12.3003413
- T. Long, Z. Xie, L. Li, L. Wang, X. Zou, H. Ji, J. Lu, B. Chen, J. Lightwave Technol., 42, 2042 (2024). DOI: 10.1109/JLT.2023.3328899
- D. Maes, S. Lemey, G. Roelkens, M. Zaknoune, V. Avramovic, E. Okada, P. Szriftgiser, E. Peytavit, G. Ducournau, B. Kuyken, APL Photon., 8, 016104 (2023). DOI: 10.1063/5.0119244
- Z. Xie, Z. Zhou, L. Li, Z. Deng, H. Ji, B. Chen, IEEE J. Sel.. Top. Quantum Electron., 28, 3801007 (2022). DOI: 10.1109/JSTQE.2021.3095470
- Y. Peng, K. Sun, Y. Shen, A. Beling, J. C. Campbell, Opt. Express, 28 (19), 28563 (2020). DOI: 10.1364/OE.399102
- Atlas User's Manual Device Simulation Software (Silvaco, 2015)
- V.S. Kalinovskiy, E.V. Kontrosh, G.A. Gusev, A.N. Sumarokov, G.V. Klimko, S.V. Ivanov, V.S. Yuferev, T.S. Tabarov, V.M. Andreev, J. Phys.: Conf. Ser., 993, 012029 (2018). DOI: 10.1088/1742-6596/993/1/01202
- I.A. Tolkachev, E.V. Kontrosh, V.S. Kalinovsky, K.K. Prudchenko, G.V. Klimko, in Proc. of 2024 Systems of signal synchronization, generating and processing in telecommunications (SYNCHROINFO) (IEEE, 2024), p. 1-4. DOI: 10.1109/SYNCHROINFO61835.2024.10617448
- V.S. Kalinovsky, E.V. Kontrosh, V.M. Andreev, A.V. Shamray, V.V. Lebedev, P.M. Arguzov, patent RU2789005C1 (2023)