探测器响应度和3dB带宽问题

fdtd
device

#1

老师,你好!
我最近在做一个波导的PD设计,我仿真的程序主要学习你们官网上关于PD的应用例子,但是我觉得你们的例子有一些问题,以下是我对你们例子问题的总结,
https://kb.lumerical.com/prior_en/en/index.html?pic_photodetectors_sige_lpd.html
1.响应度问题,你们官网关于vpd的响应度达到1.3A/W以上,如果波长1.55um时,量子效率为100%,最大的响应度也只能在1.25A/W,我不是很明白为什么你们的程序计算可以达到1.3A/W以上。
2.3dB带宽问题,我们知道,3dB带宽跟探测器器件尺寸有比较大的关系,但是我用你们的程序仿真,我改变器件的长度(y方向),得到的3dB带宽依旧不变,请问这是为什么呢?
3.FDTD仿真的金属用的PEC这个材料,我打开看了下PEC这个材料,没有折射率的值,请问下这个材料是什么意思呢?
4.lumerical里面能否仿真光在 界面处的反射情况?
5.关于光源功率问题,我想请教下mode source general下面的amplitude是什么意思,正常情况是1,可以自己设定其他的值吗?还有generation文件里面sourcepower的值跟这个amplitude有什么联系吗?

望老师抽空解答,十分感谢。


#2

A5:amplitude是指电场的振幅;你可以自己设但是一般不必要因为是线性光学;
sourcepower根据颇印庭矢量积分得到,因此与amplitude有关。amplitude增加2X,光源功率一个增加4X。

脚本不能运行是因为新版采用了新的命令和参数,例子还没有来得及修改。你暂时可以用这个脚本,以后 setcontact需要修改为setbc,目前还能工作。我仅修改了仿真区名字,测试后能够运行lpd_sige_compare_illum.lsf (3.3 KB)


#3

孙老师,你好!
非常感谢你的解答,我这边还有几个问题
1.3dB带宽的计算问题,
1.我用了你们官网第一个探测器例子(Vertical PD)去运行,发现当我改变器件的长度时,3dB带宽没有变化,理论上3dB带宽会随着器件尺寸的增大而减小,此程序是否是可以计算3dB带宽。
2.第三个PD的例子(InP/InGaAs utc PD这个例子)带宽计算在计算渡越时间tr程序也会有出错,其次此例子里面3dB带宽的理论计算 中,tr和Cd的device 文件器件结构为什么要把电极直接放在最下面,而不像utc_steady_state.Idev一样放在两边,这样子的计算的Cd和tr值与实际是否有差异?还有Csub的值,如果电极是ground,那么电位就和衬底一样,是否还有必要有Csub的值呢?关于Cc的提取,我想请教下怎么提取的?
2.关于FDTD 生成光功率文件 generation script里面有些语句不是很懂
1.delta_x=getdata(“field”,“delta_x”,1);这一句delta_x是什么意思呢?
2.Pabs_x = 0.5eps0W*(abs(getdata(“field”,“Ex”,1))^2imag(getdata(“index”,“index_x”,1)^2));
这一句的提取为什么getdata(“index”,“index_x”,1)需要平方,因为我看你们给的公式里面,并没有平方。
3. lam_nm = c/f
1e9; # wavelength (1/nm)
norma = %source power%/sourcepower(f); # unitless
norma = meshgrid4d(4,x,y,z,norma);
这几句是不是就是把我们文本定义source power代入到光源中形成新的光功率?因为我现在不确定文本source power设定的值是不是就是光源实际的光功率?还有我改变光源monitor里面的amplitude从1改成2,得到的光生电流也会不一样,而且没有呈现一定的倍数关系,这是为什么呢?
望老师抽空解答一下,十分感谢


#4

A1: 另一个帖子回复了,我们在长度方向作了积分因此你没法用2D仿真得到长度效应。
A2:三个文件均不同有一定原因,例如第一个是2D,第二个是为了用细网格计算电容有一点简化因为高掺杂。与实际情况有一些差别,不过考虑仿真时间和误差大小,简化是可行的。如果不放心可以用实际器件来仿真。

计算渡越时间tr程序也会有出错,你需要将出错一行的命令在网上查一下看看新命令是什么,上面贴子已经说了现在还没有修改,你急用自己修改。

原则上一个帖子主题仅为一个方面的问题。光学仿真简单回复如下(不知道你说的是哪个文件):
delta_x是网格尺寸大小;
getdata(“index”,“index_x”,1)需要平方是为了得到介电常数;
meshgrid4d是指明按这4个变量做矩阵,meshgrid4d(4,x,y,z,norma);将第四维用norma赋值。它们与普通矩阵有差别。例如,已知x,y向量,如果用XY=Matrix,第一列是x第二列是y,你得到的是两列;
而XY=meshgridx生成二维矩阵,但是XY(i,j)=x(i).
source power设定的值是你光学仿真的数值,如果必要你可以在电学仿真输入吸收量时修改实际的光学功率。

不清楚的话另外开帖。另外请到优酷网找相关的网络讲座视频看看。

另外,提问题一定要给出详细说明,很多时候由于交流不畅而影响问题的解决。


#5

dear 孙老师
我光学仿真文件指的是官网VPD例子里面FDTD文件vpd_optical.fsp这个文件里面generation 产生光生载流子和光电流的script。
1.在电学仿真输入吸收量时修改实际的光学功率,这个要怎么在电学仿真里面修改呢?这个我去查看device界面,没有找到相应修改的位置。
2.VPD FDTD里面source monitor里面的amplitude从1改成2,generation script文件里面得到的光生电流会不一样,而且没有呈现一定的倍数关系,这是为什么呢?因为你之前说amplitude从1改成2,光源功率会增加4X。


#6

dear 孙老师
嗯我本来是想上传文件的但是文件太大了,如果可以的话,可以麻烦孙老师留个邮箱吗?我把fsp或者idev文件发给你。


#7

有,你将光吸收输入到DEVICE时就有,参见这个帖子

第二个问题:我没测试。不过,你不应该在光学仿真那里修改,你就在DEVICE里面修改Scalefactor就可以。