CC BY
0ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ INTEGRATED ELECTRONICS ELEMENTS
Научная статья УДК 621.391.63:681.7.068 doi:10.24151/1561-5405-2024-29-4-466-477 EDN: FVEBJA
Пространственные характеристики кремниевых фотоумножителей
И. Р. Гулаков, А. О. Зеневич, О. В. Кочергина
Белорусская государственная академия связи, г. Минск, Беларусь o.kochergina@bsac.by
Аннотация. Технологии передачи данных оптическим излучением, такие как Li-Fi или FSO, характеризуются высокой скоростью передачи и уровнем защиты информации, безопасностью для человека. Одними из наиболее перспективных фотоприемников для реализации указанных технологий являются матричные многоэлементные лавинные фотоприемники -кремниевые фотоэлектрические умножители (Si-ФЭУ), пространственные характеристики которых изучены недостаточно. В работе изложены результаты исследований зависимости неравномерности чувствительности, отношения сигнал / шум и скорости регистрации информации от площади поперечного сечения оптического зонда и места падения регистрируемого излучения на фоточувствительную поверхность фотоприемника, влияния напряжения питания фотоприемника и экспозиции оптического излучения на характеристики исследуемых Si-ФЭУ. Для проведения исследований отобраны три Si-ФЭУ: KETEK РМ 3325, ON Semi FC 30035 и КОФ5-1035. Определено, что среднее значение амплитуды импульсов напряжения фотосигнала принимает максимальное значение при расположении пятна оптического зонда в центре фоточувствительной поверхности на значительной ее площади. Установлено, что при перемещении пятна оптического зонда от центра к краю фоточувствительной поверхности исследуемых Si-ФЭУ среднее значение амплитуды импульсов уменьшается, но не более чем на 30 %. Показано, что при увеличении площади засветки фоточувствительной поверхности фотоприемника, вплоть до значений, соответствующих 65 % полной площади, наблюдается значительный рост отношения сигнал / шум и скорости регистрации информации. Однако при дальнейшем увеличении площади засветки рост указанных параметров заметно замедляется. Выяснено, что для достижения максимального значения сигнал / шум и скорости передачи информации необходимо, чтобы оптическое излучение покрывало всю площадь Si-ФЭУ, а энергетическая экспозиция соответствовала уровню критического значения.
© И. Р. Гулаков, А. О. Зеневич, О. В. Кочергина, 2024
Ключевые слова: кремниевый фотоумножитель, пространственные характеристики, площадь фоточувствительной поверхности, отношение сигнал / шум, скорость передачи информации, технология Li-Fi
Для цитирования: Гулаков И. Р., Зеневич А. О., Кочергина О. В. Пространственные характеристики кремниевых фотоумножителей // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 4. С. 466-477. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-4-466-477. -EDN: FVEBJA.
Original article
Spatial properties of silicon photomultipliers
I. R. Gulakov, A. O. Zenevich, O. V. Kochergina
Belarusian State Academy of Communications, Minsk, Belarus o.kochergina@bsac.by
Abstract. Optical transmission technologies such as Li-Fi or FSO are characterized by high information transfer rate, information security level and safety for humans. Among the most promising photodetectors for the implementation of these technologies are matrix multi-element avalanche photodetectors - silicon photomultipliers (SiPM), the spatial properties of which are insufficiently studied. In this work, the results are given of the research on sensitivity unevenness, signal-to-noise ratio and information transfer rate dependence on cross section of optical probe and on registered radiation impingement point on photodetector's photosensitive surface, and on effect of photodetector the supply voltage and exposure of the optical radiation on characteristics of SiMPs under study. Three SiPMs, of which two are imported (KETEK RM 3325 and ON Semi FC 30035) and one domestic (K0F5-1035), have been selected for the study. The data obtained show that the average value of the photo-signal voltage pulse amplitude takes a maximum value when the optical probe spot is located in the center of the photosensitive surface over a significant area of it. It has been established that when the optical probe spot moves from the center to the edge of photosensitive surface of the SiPMs under study, the average value of pulse amplitude decreases but no more than by 30 %. It was demonstrated that at the increase of light exposure area of photodetector's photosensitive surface up to values corresponding to 65 % of full area the significant growth of signal-to-noise ratio and of information recording rate is observed. However, with further increase of light exposure area the growth of these parameters is appreciably slowed. It has been found that to achieve the maximum signal-to-noise ratio and information transfer rate, it is necessary that optical radiation covers the entire area of SiPM and the energy exposure conforms to level of critical value.
Keywords: silicon photomultiplier, spatial properties, photosensitive surface area, signal-to-noise ratio, information transfer rate, Li-Fi technology
For citation: Gulakov I. R., Zenevich A. O., Kochergina O. V. Spatial properties of silicon photomultipliers. Proc. Univ. Electronics, 2024, vol. 29, no. 4, pp. 466-477. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-4-466-477. - EDN: FVEBJA.
Введение. Открытые системы связи, например DWDM, имеют несомненные преимущества перед кабельными в ситуациях, когда прокладка кабеля невозможна или затруднена ввиду географических особенностей либо сформированной городской инфраструктуры. Поэтому большое внимание уделяется разработке и развитию таких технологий, как Li-Fi и FSO, характеризующихся высокими скоростью передачи и уровнем защиты информации, безопасностью для человека [1-4]. Использование передовых технологий передачи информации требует развития соответствующих фотоприемников. Правильный выбор фотоприемника определяет максимальную скорость передачи данных для таких технологий.
Одним из наиболее перспективных фотоприемников для реализации оптических технологий передачи данных является кремниевый фотоэлектронный умножитель (Si-ФЭУ). Si-ФЭУ представляют собой лавинные фотоприемники, выполненные по матричной технологии. Такие фотоприемники имеют неоспоримые преимущества перед другими, поскольку у них высокая чувствительность в видимом диапазоне спектра оптического излучения, большие площади фоточувствительной поверхности, высокие коэффициенты усиления и низкие напряжения питания [5-9].
При использовании Si-ФЭУ для реализации технологий Li-Fi и FSO необходимо знать пространственные характеристики этих фотоприемников - зависимость параметров Si-ФЭУ от точки поступления оптического излучения на его фоточувствительную поверхность. Однако не все пространственные характеристики Si-ФЭУ изучены достаточно хорошо. К таким характеристикам можно отнести неравномерность чувствительности, зависимость отношения сигнал / шум и скорости регистрации информации от места падения и площади покрытия оптическим излучением фоточувствительной поверхности фотоприемника, влияние напряжения питания фотоприемника, площади покрытия оптическим излучением фоточувствительной поверхности фотоприемника и энергетической экспозиции на характеристики исследуемых Si-ФЭУ.
Цель настоящей работы - изучение пространственных характеристик Si-ФЭУ, а также влияния на них напряжения питания и энергетической экспозиции регистрируемого импульсного оптического излучения.
Экспериментальная установка и методика измерений. Для проведения исследования отобраны три Si-ФЭУ: KETEK РМ 3325, ОК Sеmi FC 30035 (импортные) и КOФ5-1035 (ОАО «Интеграл», Беларусь). Такой выбор обусловлен тем, что исследуемые фотоприемники имеют непринципиально отличающиеся полупроводниковые структуры и похожие характеристики.
Структурная схема экспериментальной установки представлена на рис. 1. Формирование импульсов оптического излучения осуществлялось системой, состоящей из генератора электрических импульсов, источника оптического излучения и набора нейтральных светофильтров. От генератора электрических импульсов импульсы напряжения поступают на вход источника оптического излучения и инициируют импульсы излучения с длиной волны X = 470 нм длительностью т = 1 мкс и частотой f = 104 Гц, которые затем ослабляются набором нейтральных светофильтров. Выбранное значение длительности импульса оптического излучения при засветке Si-ФЭУ обеспечивает наибольшее значение амплитуды электрических импульсов фотоотклика 0п и наименьшее значение их среднеквадратического отклонения о [10]. Уменьшение длительности импульса в данных условиях регистрации не вызывает заметного уменьшения длительности фотоотклика. Выбор частоты следования импульсов обусловлен влиянием после-импульсных явлений, которые возникают в Si-ФЭУ после окончания регистрации импульса оптического излучения и затрудняют регистрацию следующего за ним оптического импульса. Длина волны соответствует максимуму спектральной чувствительности всех исследуемых Si-ФЭУ [11].
Рис. 1. Структурная схема экспериментальной установки: ГЭИ - генератор электрических импульсов; ИОИ - источник оптического излучения; ННС - набор нейтральных светофильтров; ППЗ - полупрозрачное зеркало; ДОИ - дозиметр оптического излучения; ОС - оптическая система; ПК - персональный компьютер; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; О - осциллограф; Ус - усилитель; С - конденсатор; RK - сопротивление нагрузки; КС - координатный столик; БП - блок питания
фотоприемника; А - амперметр; В - вольтметр; 1 и 2 - индикаторные микрометры Fig. 1. Block diagram of the experimental setup: ГЭИ - electrical pulse generator; ИОИ - source of optical radiation; ННС - a set of neutral density filters; ППЗ - translucent mirror; ДОИ - optical radiation dosimeter; ОС - optical system; ПК - computer; АЦП - analog-to-digital converter; O - oscilloscope; Ус - amplifier; C - capacitor; Rн - load resistance; Si-ФЭУ - silicon photomultiplier; КС - coordinate table;
БП - photodetector power supply; A - ammeter; В - voltmeter; 1 and 2 - indicator micrometers
Энергетическую экспозицию оптического излучения Н на выходе набора нейтральных светофильтров можно изменять в диапазоне
10-8-10-11 Дж/м2 При таких значениях Н обеспечивается работа исследуемых фотоприемников в пределах их динамического диапазона. Определение точного значения и контроль энергетической экспозиции осуществляли с помощью дозиметра оптического излучения марки ЛД-07. Для этого импульсное оптическое излучение разделяли полупрозрачным зеркалом на два равнозначных пучка, один из которых подавался на дозиметр оптического излучения, а второй поступал в оптическую систему. Оптическая система формирует на фоточувствительной поверхности Si-ФЭУ световое пятно оптического зонда круглой формы, диаметр d которого можно изменять от 0,13 до 3,40 мм [12]. Площадь светового пятна оптического зонда А0 при этом изменяется от 0,012 до 9,00 мм . Размер фоточувствительной поверхности кремниевых Si-ФЭУ KETEK РМ 3325 и ON Semi FC 30035 составляет 3 х 3 мм, а КОФ5-1035 равен 1,25 х 1,25 мм.
Si-ФЭУ располагается на координатном столике (см. рис. 1). С помощью индикаторных микрометров пятно оптического зонда перемещали в двух взаимно перпендикулярных направлениях горизонтальной плоскости. Блок питания позволяет регулировать напряжение питания Uпит Si-ФЭУ, которое контролировали вольтметром. Ток,
протекающий через Si-ФЭУ, измеряли амперметром. При регистрации импульсного оптического излучения изменяли протекающий через Si-ФЭУ электрический ток, в результате чего на резисторе нагрузки Rн = 1 кОм формировались импульсы напряжения, для отделения которых от постоянной составляющей напряжения питания использовали конденсатор. Сформированные на резисторе нагрузки электрические импульсы усиливали усилителем и оцифровывали с помощью АЦП. Данные передавали в ПК. Вид электрических импульсов на выходе усилителя контролировали осциллографом. Для вычисления среднего значения амплитуды импульсов напряжения <Цц>, являющегося фотосигналом, и их среднего квадратичного отклонения о использовали программное обеспечение.
Отношение сигнал / шум на выходе Si-ФЭУ определяется формулой [11]
р^. (1)
2 О
Неравномерность чувствительности исследуемых Si-ФЭУ определяли согласно методике, описанной в работе [12]. Фотоприемник закрепляли на координатном столике и перемещали в заданном направлении, чтобы изменять положение пятна оптического излучения на фоточувствительной поверхности. Регистрировали амплитуды импульсов напряжения 0п и определяли их максимальное значение и соответствующие этому пиковому значению амплитуды координаты пятна оптического излучения. Затем путем последовательного перемещения фотоприемника в разных направлениях и фиксирования координат положения пятна оптического излучения измеряли среднее значение амплитуды <Un> сформированных на Rн импульсов и их среднеквадратичное отклонение о. Данный алгоритм выполняли до тех пор, пока пятно оптического излучения не достигало края фоточувствительной поверхности Si-ФЭУ.
Неравномерность среднего значения амплитуды импульсов равна:
5 = Uma ~Umin ■ 100%, (2)
< ип >ср ^ ()
где Umax и Umjn - максимальное и минимальное значения <UV> соответственно.
Шаг, с которым перемещали пятно оптического зонда, подбирали так, чтобы число точек измерения было не менее 10.
При проведении измерений определяли скорость передачи информации по следующей формуле [13]:
S = F log2 (1+р), где ширина полосы частот системы регистрации Si-ФЭУ равна:
F = -U 2nRC
Здесь R - последовательное сопротивление, состоящее из собственного сопротивления Si-ФЭУ и сопротивления нагрузки; С - емкость Si-ФЭУ.
Для всех исследуемых Si-ФЭУ F = 1,6 МГц при данном R^
Поскольку исследуемые Si-ФЭУ имеют разные напряжения пробоя Unp, то для сравнения их характеристик используется перенапряжение AU = Цшт - U^,. Напряжение пробоя определяется по ВАХ Si-ФЭУ при отсутствии засветки оптическим излучением по методике, описанной в работе [14]. Напряжение пробоя исследуемых фотоприемников составило 24,7; 27,0; 30,0 В для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; КОФ5-1035 соответственно. Все измерения проводили при комнатной температуре (T = 293 К) в диа-
пазоне перенапряжений AU = - 0,5... 1,0 В. Диапазон исследуемых перенапряжений ограничивали малыми коэффициентами усиления и большими значениями темновых токов.
Результаты измерений и их обсуждение. Максимальное значение <Un> получено при расположении пятна оптического зонда в центре фоточувствительной поверхности на значительной площади, затем <Un> уменьшается при перемещении к краю поверхности симметрично относительно центра (рис. 2, а). На рис. 2, б представлена зависимость <Un> от положения пятна оптического зонда вдоль одной из диагоналей фотоприемника при перенапряжении AU = 0, энергетической экспозиции Н = 1,0 нДж/м2 и диаметре оптического зонда d = 0,125 мм. Значения диагоналей составили 4,2 мм для ON Semi FC 30035, KETEK РМ 3325 и 1,76 мм для К0Ф5-1035 соответственно.
Рис. 2. Зависимость среднего значения амплитуды импульсов напряжения <Un> от положения пятна оптического зонда: а - К0Ф5-1035; б - вдоль одной из диагоналей фотоприемника;
□ - KETEK РМ 3325; ◊ - ON Semi FC 30035; Д - К0Ф5-1035 Fig. 2. Dependence of the average amplitude of voltage pulses <U> on the position of the optical probe spot: a - KOF5-1035; b - along one of the diagonals of the photodetector; □ - KETEK РМ 3325;
◊ - ON Semi FC 30035; Д - KOF5-1035
При расположении пятна оптического зонда в центре фоточувствительной поверхности Si-ФЭУ <U„> = 33,5; 28,1; 18,7 мВ для KETEK РМ 3325; ON Semi FC 30035; КОФ5-1035, а в крайних точках <U„> = 26,1; 22,5; 13,8 мВ для KETEK РМ 3325; ON Semi FC 30035; КОФ5-1035 соответственно. Максимальное значение <UV> соответствует KETEK РМ 3325, а минимальное - КОФ5-1035, что обусловлено различной чувствительностью данных фотоприемников [11]. Так как напряжение лавинного пробоя отдельных ячеек Si-ФЭУ может отличаться, то и чувствительность отличается в каждой точке положения пятна оптического излучения, т. е. для одного и того же напряжения питания на каждой ячейке будет разное значение перенапряжения. При приближении к краю фоточувствительной поверхности чувствительность ячеек Si-ФЭУ уменьшается, наблюдается снижение <Un> до 30 % от максимального значения. Это обусловлено, по-видимому, недостатками технологий изготовления фотоумножителей.
На рис. 3 представлен график зависимостей <Un>, о и р при постоянном значении H от AU для d = 0,125 мм. На рисунке показаны наиболее типичные зависимости, полученные
для ON Semi FC 30035 при положении пятна, для которого наблюдаются максимальные
^ ^ 2 значения <Un>, и при постоянной энергетической экспозиции Н = 1,0 нДж/м . Видно, что
увеличение AU приводит к увеличению <Un> и о. Зависимость отношения сигнал / шум от
перенапряжения имеет максимум, соответствующий напряжению пробоя Si-ФЭУ.
Рис. 3. Зависимость среднего значения амплитуды импульсов напряжения <Un> (◊), среднеквадратичного отклонения ст (□) и отношения сигнал / шум р (Д) от перенапряжения AU Fig. 3. Dependence of the average amplitude of voltage pulses <UH> (◊), standard deviation ст (□) and signal-to-noise ratio р (A) on overvoltage AU
Для фотоумножителей ON Semi FC 30035 при AU = -0,5 В параметр p = 40, при AU = 0 параметр p = 122, при AU = 1,0 В параметр p = 29. Для других исследуемых фотоприемников зависимость отношения сигнал / шум от перенапряжения аналогичная. Так, для KETEK РМ 3325 p = 56, 144, 44 при AU = -0,5; 0; 1,0 В соответственно. Для КОФ5-1035 p = 32, 114, 26 при AU = -0,5; 0; 1,0 В соответственно.
Определено критическое значение энергетической экспозиции, соответствующее участку зависимости <Un> (Н), в котором отклонение <Un> от линейной зависимости составляет не более 20 %. Увеличение энергетической экспозиции до критического значения, которое составляет Нкр = 1,7; 1,0; 3,0 нДж/м2 для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; К0Ф5-1035 соответственно, при постоянном перенапряжении, соответствующем напряжению пробоя и d = 0,125 мм, приводит к увеличению <Un> и их о.
При значениях Н > Нкр наблюдается насыщение зависимости и установление значений <U„> на уровне 53,6; 33,5; 35,4 мВ и о на уровне 3,2; 2,0; 2,2 мВ для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; К0Ф5-1035. Отношение сигнал / шум при критической экспозиции принимало наибольшее значение и составило р = 140, 144, 130 для ON Semi FC 30035, KETEK РМ 3325, К0Ф5-1035.
Из рис. 4 видно, что неравномерность <UV> уменьшается от 31,2; 33,3; 37,5 % для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; К0Ф5-1035 при AU = - 0,5 В и до 25,7; 29,3; 26,7 % при AU = 1,0 В. Для анализа зависимости неравномерности <UI> от AU введем параметр AS/AUn, где A5 - изменение неравномерности чувствительности при изменении перенапряжения AUп. Тогда в диапазоне перенапряжений AU = - 0,5...0 В параметр Ab/AU„ = 3,9; 2,1; 9,1 %/В для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; К0Ф5-1035, а в диапазоне AU = 0... 1,0 В параметр A5/AUn = 1,6; 1,9; 1,8 %/В соответственно.
5, % -|
_20__
i--1-1
-0,5 0 0,5 AU, В
Рис. 4. Зависимость неравномерности среднего значения амплитуды импульсов от перенапряжения:
□ - KETEK РМ 3325; Д - КОФ5-1035; ◊ - ON Semi FC 30035
Fig. 4. Dependence of the unevenness of the average value of the pulse amplitude on overvoltage:
□ - KETEK РМ 3325; Д - KOF5-1035; ◊ - ON Semi FC 30035
Таким образом, более сильная зависимость неравномерности чувствительности от перенапряжения проявляется при AU < 0. Максимальное значение неравномерности <Ui> в диапазоне AU = -0,3...1,0 В соответствует KETEK РМ 3325, а в диапазоне AU = -0,5...-0,3 В - КОФ5-1035. Минимальное значение неравномерности чувствительности наблюдается для ON Semi FC 30035 во всем исследуемом диапазоне перенапряжений. Изменение энергетической экспозиции в пределах динамического диапазона Si-ФЭУ [15] при постоянных AU и d не приводит к изменениям неравномерности чувствительности.
Наблюдается линейная зависимость р(Н). Для оценки линейности введем параметр Ар/АН, где Ар - изменение отношения сигнал / шум при изменении величины АН. При AU = 0 и d = 0,125 мм параметр Ар/АН = 82109; 144109; 43 109 м2/Дж для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; К0Ф5-1035 соответственно. Таким образом, наиболее сильно зависимость р от Н наблюдается для К0Ф5-1035 и наименее - для ON Semi FC 30035.
На рис. 5 приведена зависимость р и S от площади покрытия оптическим излучением фоточувствительной поверхности фотоприемника A0/A при перенапряжении AU = 0 2 ^ и Н = 1,0 нДж/м . Площадь покрытия оптическим излучением фоточувствительной поверхности характеризуется отношением площади светового пятна оптического зонда к площади фоточувствительной поверхности фотоприемника А0/А.
Рис. 5. Зависимость отношения сигнал / шум р (кривые 1, 2, 3) и скорости регистрации информации S (кривые 4, 5, 6) от площади покрытия оптическим излучением A qA фоточувствительной поверхности фотоприемника: 3, 4 - KETEK РМ 3325; 2, 5 - ON Semi FC 30035;
1, 6 - КОФ5-1035
Fig. 5. Dependence of the signal-to-noise ratio р (curves 1, 2, 3) and the speed of information recording S (curves 4, 5, 6) on the A0/A area of the photosensitive surface of the photodetector: 3, 4 - KETEK РМ 3325;
2, 5 - ON Semi FC 30035; 1, 6 - KOF5-1035
Из рис. 5 видно, что увеличение диаметра светового пятна, т. е. площади покрытия оптическим излучением фоточувствительной поверхности фотоприемника, приводит к увеличению отношения сигнал / шум и скорости регистрации информации. При увеличении площади покрытия оптическим излучением фоточувствительной поверхности фотоприемника более 65 % от полной площади наблюдается замедление роста отношения сигнал / шум и скорости регистрации информации. Максимальное значение р и S соответствует площади покрытия оптическим излучением всей фоточувствительной поверхности А0/А = 1. При А0 = 0,65А параметр <ип> = 75, 90, 60 мВ, о = 4,0; 4,6; 3,8 мВ для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; КОФ5-1035 соответственно. При полном покрытии оптическим излучением фоточувствительной поверхности <Un> = 84, 95, 66 мВ, о = 4,4; 4,8; 4,0 мВ для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; КОФ5-1035 соответственно. Эти изменения связаны с тем, что коэффициент усиления Si-ФЭУ зависит от числа засвеченных ячеек [16]. При AU = 0, Нкр и А0 = 0,012 мм2 скорость регистрации информации составила S = 11,9; 11,4; 10,8 Мбит/с для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; КОФ5-1035 соответственно, а при полной засветке S = 12,4; 12,2; 12,8 Мбит/с для ON Semi FC 30035; KETEK РМ 3325; КОФ5-1035 соответственно.
Рост значения скорости регистрации информации обеспечивается за счет увеличения площади покрытия оптическим излучением фоточувствительной поверхности фотоприемника. При оптимизации реализации технологии Li-Fi удалось обеспечить значения скорости регистрации информации S = 40, 59, 72 Мбит/с для KETEK РМ 3325, ON Semi FC 30035, КОФ5-1035 соответственно [17].
Заключение. Установлено, что среднее значение амплитуды импульсов напряжения на сопротивлении нагрузки принимает максимальное значение при расположении пятна оптического излучения в центре фоточувствительной поверхности на площади, оставляющей около 65 % от всей площади фоточувствительной поверхности Si-ФЭУ. При перемещении пятна оптического излучения от центра к краю фоточувствительной
поверхности исследуемых Si-ФЭУ наблюдается снижение среднего значения амплитуды импульсов, но не более чем на 30 % от максимального значения.
Таким образом, для достижения максимального значения сигнал / шум и скорости регистрации информации необходимо покрывать оптическим излучением всю площадь фоточувствительной поверхности Si-ФЭУ и поддерживать энергетическую экспозицию на уровне критического значения.
Литература
1. Roncali E., Cherry S. R. Application of silicon photomultipliers to positron emission tomography // Ann. Biomed. Eng. 2011. Vol. 39. No. 4. P. 1358-1377. https://doi.org/10.1007/s10439-011-0266-9
2. Photodetectors: Materials, devices, and applications / ed. B. Nabet. Cambridge: Woodhead Publ., 2015. 550 p.
3. Ma H., Lampe1 L., Hranilovic S. Robust MMSE linear precoding for visible light communication broadcasting systems // 2013 IEEE Globecom Workshop (GC Wkshps). Atlanta, GA: IEEE, 2013. P. 1081-1086. https://doi.org/10.1109/GL0C0MW.2013.6825136
4. Trichili A., Cox M. A., OoiB. S., AlouiniM.-S. Roadmap to free space optics // J. Opt. Soc. Am. B. 2020. Vol. 37. Iss. 11. P. A184-A201. https://doi.org/10.1364/J0SAB.399168
5. Shin J., Yoo H. Photogating effect-driven photodetectors and their emerging applications // Nanomaterials. 2023. Vol. 13. Iss. 5. Art. No. 882. https://doi.org/10.3390/nano13050882
6. Gundacker S., Heering A. The silicon photomultiplier: Fundamentals and applications of a modern solid-state photon detector // Phys. Med. Biol. 2020. Vol. 65. No. 17. Art. ID: 17TR01. https://doi.org/10.1088/ 1361 -6560/ab7b2d
7. Кремниевый фотоэлектронный умножитель: новые возможности / С. Клемин, Ю. Кузнецов, Л. Филатов и др. // Электроника: НТБ. 2007. № 8 (82). С. 80-86. EDN: MXFDPF.
8. Stagliano M., D'Errico F., Abegao L., Chierici A. Silicon photomultiplier current and prospective applications in biological and radiological photonics // EPH - International Journal of Science and Engineering. 2018. Vol. 4. No. 10. P. 7-15. https://doi.org/10.53555/eijse.v4i4.143
9. Modi M. N., Daie K., Turner G. C., Podgorski K. Two-photon imaging with silicon photomultipliers // Opt. Express. 2019. Vol. 27. Iss. 24. P. 35830-35841. https://doi.org/10.1364/0E.27.035830
10. Асаёнок М. А., Зеневич А. О., Кочергина О. В., Новиков Е. В. Исследование шумовых характеристик кремниевых фотоэлектронных умножителей при регистрации оптических импульсов // Проблемы инфокоммуникаций. 2020. № 2-2 (12). С. 41-46. EDN: TQQQRO.
11. Гулаков И. Р., Зеневич А. О., Кочергина О. В. Спектральные характеристики кремниевых фотоэлектронных умножителей // Успехи прикладной физики. 2021. Т. 9. № 2. С. 164-171. EDN: FWZGRZ.
12. ГОСТ Р 59607-2021. Оптика и фотоника. Приемники излучения полупроводниковые. Фотоэлектрические и фотоприемные устройства: Методы измерений фотоэлектрических параметров и определения характеристик. М.: Рос. ин-т стандартизации, 2021. IV, 54 с.
13. Шубин В. В. Информационная безопасность волоконно-оптических систем: монография. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2015. 258 с. https://doi.org/10.53403/9785951502421. - EDN: ZZIHFC.
14. Гулаков И. Р., Зеневич А. О. Фотоприемники квантовых систем. Минск: УО ВГКС, 2012. 276 с. EDN: POAPCX.
15. Зеневич А. О., Кочергина О. В. Исследование динамического диапазона кремниевых фотоэлектронных умножителей // Изв. вузов. Электроника. 2021. Т. 26. № 1. С. 30-39. https://doi.org/10.24151/ 1561-5405-2021-26-1-30-39. - EDN: YRZZSA.
16. Асаёнок М. А., Зеневич А. О., Новиков Е. В., Сорока С. А. Влияние параметров оптического излучения на амплитудные характеристики кремниевых фотоэлектронных умножителей // Вест Нацыя-нальнай акадэми навук Беларуси Серыя фiзiка-тэхнiчных навук. 2020. Т. 65. № 1. C. 104-109. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-1-104-109
17. Исследование пропускной способности оптического канала с приемником информации в виде кремниевого фотоэлектронного умножителя / В. Б. Залесский, И. Р. Гулаков, А. О. Зеневич и др. // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 1. С. 50-58. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-1-50-58. -EDN: DAYHAA.
Статья поступила в редакцию 12.09.2023 г.; одобрена после рецензирования 23.10.2023 г.;
принята к публикации 14.06.2024 г.
Информация об авторах
Гулаков Иван Романович - доктор физико-математических наук, профессор кафедры математики и физики Белорусской государственной академии связи (Беларусь, 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, 8/2), gulakov@bsu.by
Зеневич Андрей Олегович - доктор технических наук, профессор, ректор Белорусской государственной академии связи (Беларусь, 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, 8/2), a.zenevich@bsac.by
Кочергина Ольга Викторовна - кандидат технических наук, доцент кафедры радио и информационных технологий Белорусской государственной академии связи (Беларусь, 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, 8/2), o.kochergina@bsac.by
References
1. Roncali E., Cherry S. R. Application of silicon photomultipliers to positron emission tomography. Ann. Biomed. Eng., 2011, vol. 39, no. 4, pp. 1358-1377. https://doi.org/10.1007/s10439-011-0266-9
2. Nabet B., ed. Photodetectors: Materials, devices, and applications. Cambridge, Woodhead Publ., 2015. 550 p.
3. Ma H., Lampe1 L., Hranilovic S. Robust MMSE linear precoding for visible light communication broadcasting systems. 2013 IEEE Globecom Workshop (GC Wkshps). Atlanta, GA, IEEE, 2013, pp. 1081-1086. https://doi.org/10.1109/GLOCOMW.2013.6825136
4. Trichili A., Cox M. A., Ooi B. S., Alouini M.-S. Roadmap to free space optics. J. Opt. Soc. Am. B, 2020, vol. 37, iss. 11, pp. A184-A201. https://doi.org/10.1364/JOSAB.399168
5. Shin J., Yoo H. Photogating effect-driven photodetectors and their emerging applications. Nanomaterials, 2023, vol. 13, iss. 5, art. no. 882. https://doi.org/10.3390/nano13050882
6. Gundacker S., Heering A. The silicon photomultiplier: Fundamentals and applications of a modern solidstate photon detector. Phys. Med. Biol., 2020, vol. 65, no. 17, art. ID: 17TR01. https://doi.org/10.1088/1361-6560/ab7b2d
7. Clemin S., Kuznetsov J., Filatov L., Budjan P., Dolgoshein B., Ilyin A., Popova E. Silicon photoelectronic multiplier: New opportunity. Elektronika: NTB = Electronics: Science, Technology, Business, 2007, no. 8 (82), pp. 80-86. (In Russian). EDN: MXFDPF.
8. Stagliano M., D'Emco F., Abegao L., Chierici A. Silicon photomultiplier current and prospective applications in biological and radiological photonics. EPH - International Journal of Science and Engineering, 2018, vol. 4, no. 10, pp. 7-15. https://doi.org/10.53555/eijse.v4i4.143
9. Modi M. N., Daie K., Turner G. C., Podgorski K. Two-photon imaging with silicon photomultipliers. Opt. Express, 2019, vol. 27, iss. 24, pp. 35830-35841. https://doi.org/10.1364/OE.27.035830
10. Asayonak M. A., Zianevich A. A., Kochergina O. V., Novikau Y. U. Investigation of noise characteristics of silicon photoelectronic multipliers when registering optical pulses. Problemy infokommunikatsiy, 2020, no. 2-2 (12), pp. 41-46. (In Russian). EDN: TQQQRO.
11. Gulakov I. R., Zenevich A. O., Kochergina O. V. Investigation of the spectral characteristics of silicon photomultiplier tubes. Uspekhi prikladnoy fiziki = Advances in Applied Physics, 2021, vol. 9, no. 2, рр. 164-171. (In Russian). EDN: FWZGRZ.
12. GOST R 59607-2021. Optics and photonics. Semiconductor radiation receivers. Photoelectric and photodetector devices: Methods for photoelectric parameters measuring and properties characterization. Moscow, Ros. in-t standartizatsii Publ., 2021. iv, 54 p. (In Russian).
13. Shubin V. V. Information security of fiber-optic systems, monograph. Sarov, RFNC-VNIIEF Publ., 2015. 258 p. (In Russian). https://doi.org/10.53403/9785951502421. - EDN: ZZIHFC.
14. Gulakov I. R., Zenevich A. O. Photodetectors of quantum systems. Minsk, UO HSCC Publ., 2012. 276 p. (In Russian). EDN: POAPCX.
15. Zenevich A. O., Kochergina O. V. Investigation of dynamic range of silicon photoelectronic multi-plyers. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2021, vol. 26, no. 1, pp. 30-39. (In Russian). https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-1-30-39. - EDN: YRZZSA.
16. Asayonak M. A., Zenevich A. O., Novikau Ya. V., Saroca S. A. Influence of optical radiation parameters on the amplitude characteristics of silicon photoelectron multipliers. Vesci Nacyanal'naj akademii navuk Belarusi. Serya fizika-tehnicnyh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-Technical Series, 2020, vol. 65, no. 1, рр. 104-109. (In Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-1-104-109
17. Zalessky V. B., Gulakov I. R., Zenevich A. O., Kochergina O. V., Tsymbal V. S. Investigation of the optical communication channel throughput with an information receiver in the form of a silicon photomultiplier. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2022, vol. 27, no. 1, pp. 50-58. (In Russian). https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-1-50-58. - EDN: DAYHAA.
The article was submitted 12.09.2023; approved after reviewing 23.10.2023;
accepted for publication 14.06.2024.
Information about the authors
Ivan R. Gulakov - Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof. of the Mathematics and Physics Department, Belarusian State Academy of Communications (Belarus, 220114, Minsk, F. Skorina st., 8/2), gulakov@bsu.by
Andrey O. Zenevich - Dr. Sci. (Eng.), Prof., Rector of the Belarusian State Academy of Communications (Belarus, 220114, Minsk, F. Skorina st., 8/2), a.zenevich@bsac.by
Olga V. Kochergina - Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof. of the Radio and Information Technology Department, Belarusian State Academy of Communications (Belarus, 220114, Minsk, F. Skorina st., 8/2), o.kochergina@bsac.by
Информация для читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»
С тематическими указателями статей за 1996 - 2023 гг., аннотациями и содержанием последних номеров на русском и английском языках можно ознакомиться на сайте:
http://ivuz-e.ru
