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(shù)代表了腔的量子效率增強效應。當R2=0時該增強因子為l，此時式(6)給出的是傳統(tǒng)探測器的量子效率。圖2顯示了η對波長的依賴關系。三條曲線分別對應于頂鏡反射率R1為0.9，0.3和0.05時的情況(其中實線為-0.9，點線為-0.3，段線為-0.05)，其余參數(shù)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處，即2βL+ψ1+ψ2=2mπ(m=l，2，3…)得到增強。

圖2中的平直虛線即代表在相同有源層厚度(ad=0．1)情況下傳統(tǒng)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(tǒng)光探測器在很寬的波長范圍內具有基本恒定的量子效率，最大量子效率也不超過0．1，而RCE型光探測器可以通過設計在特定波長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?shù)剡x擇器件參數(shù)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在腔內形成光場強度的周期性空間分布，器件量子效率由于受到光場強度分布的影響，將是有源層在光場中位置的函數(shù)，稱為駐波效應(Standing Wave Effect，SWE)。正是SWE的存在使得RCE器件具有波長選擇性和諧振波長處的增強效應。
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(shù)αeff=SWE?α，它隨有源層位置的不同而表現(xiàn)為增強或減弱效應。

假設吸收區(qū)之外的吸收系數(shù)可忽略，而吸收區(qū)的吸收系數(shù)為常數(shù)，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E及其強度為：