融合光ファイバーテーパーを使用した広視野光検出器
引用
Alkhazragi, O., Trichili, A., Ashry, I., Ng, TK, Alouini, M.-S., & Ooi, BS (2021). 融合光ファイバーテーパーを使用した広視野光検出器。Optics Letters 、 46 (8)、1916–1919。
キーワード
- 光検出器
- 広い視野（FOV）
- 高い光利得
- 溶融光ファイバーテーパー（FFOT）
- 信号対雑音比（SNR）
- 光無線通信 (OWC)
- 変調帯域幅
- 近赤外線（NIR）
- 伝送効率
- ビットエラー率 (BER)
簡単な
光無線通信で使用するために、融合光ファイバーテーパーを使用して広い視野と高い光学ゲインを特徴とする多目的イメージング光集束素子が実証されています。これは、ワイヤレスアプリケーションで使用される光検出器の信号対雑音比を制限する応答速度とアクティブ領域の間のトレードオフに対処します。
まとめ
この記事では、光無線通信 (OWC) などのアプリケーション向けの広視野 (FOV) 光検出器を設計するための新しいアプローチを紹介します。著者らは、従来の検出器の制限、特にアクティブ領域と帯域幅のトレードオフを克服する、融合光ファイバーテーパー (FFOT) に基づく設計を紹介します。
主な調査結果の内訳は次のとおりです。
- 解決策としての FFOT:研究者らは、光検出器で高速性と広い FOV の両方を実現するという課題に取り組んでいます。研究者らは、数千本のテーパー光ファイバーを融合した FFOT の使用を提案しています。各光ファイバーは特定の方向を指すセグメントとして機能し、光を検出器に導きます。この設計には、既存の方法に比べていくつかの利点があります。
- 高い帯域幅: 帯域幅が制限された (100 MHz 未満) 発光検出器とは異なり、FFOT ベースの設計では、使用される光検出器によってのみ制限される 1 GHz の帯域幅が実現されました。
- 高効率: FFOT は 55 ～ 70.7% の透過効率を示し、一部の蛍光ベースの検出器で報告されている 1.5% よりも大幅に高い値でした。
- 広い波長範囲: FFOT は、特定の励起波長を必要とする蛍光ベースの検出器とは異なり、広い波長範囲にわたって効果的に機能します。
- 柔軟性と安定性: FFOT は、アプリケーションに基づいて FOV を変更でき、他の検出器で使用される有機染料と比較して、無制限の安定性を提供します。
- 実験的検証:研究者たちは実験を通じてデザインの実用性を実証しました。
- 広い FOV: 凸面 FFOT は、従来のレンズよりも大幅に広い 30° の -3 dB FOV 半角を実現しました。
- 高ゲイン: FFOT 検出器は 2 桁を超える光学ゲインを示し、発光検出器の性能を上回り、同等の複合パラボラ集光器の性能さえも上回ります。
- 成功した OWC リンク: FFOT 検出器を使用した 1 Gbit/s OWC リンクは、さまざまな角度と変換に対して前方誤り訂正の制限を下回るビット エラー レートを示し、実際のシナリオで検出器の有効性を証明しました。
- 将来の可能性:この記事は、OWC 以外のさまざまなアプリケーション (自由空間光通信や光ファイバー ネットワークとの統合など) における FFOT ベースの検出器の可能性を強調して締めくくっています。著者らは、伝送効率の向上や特定のアプリケーションに合わせたさまざまな FFOT 設計の検討など、検出器のパフォーマンスを向上させるためのさらなる研究方法も提案しています。