光子吸收：当具有足够能量的光子击中二极管时，会在半导体材料中产生电子-空穴对。
载流子加速：这些电子-空穴对随后被器件中存在的强电场加速。
碰撞电离：加速的载流子与晶体结构中的其他原子碰撞，通过碰撞电离过程产生更多电子-空穴对。
雪崩倍增：每次碰撞都会产生更多载流子，在高反向偏置电压下创造出雪崩式的倍增效应。
信号输出：这个过程的结果是产生显著放大的电信号输出。
高增益和灵敏度：雪崩倍增效应使APD能够实现比普通光电二极管更高的增益。这种增加的增益转化为更高的灵敏度，能够探测到其他探测器可能会错过的较弱光信号。
高速度：APD具有快速响应时间，使其成为高速通信系统和数据传输应用的理想选择。快速的载流子倍增过程有助于快速将光信号转换为电信号。
宽动态范围：通过调节偏置电压可以控制雪崩效应，使APD能够在广泛的光强范围内有效工作。
均匀性和可重复性：由于雪崩过程的性质，确保不同APD之间或甚至单个APD的有效区域内的一致性表现可能具有挑战性。
连续波（CW）激光器作为稳定的光源，产生一致的光信号。 分光器用于将CW激光器的光信号分成两个独立的分支，允许多个信号路径或参考比较。
APD是这个部分的关键组件，负责探测和接收光信号。 接收到光后，APD通过雪崩倍增过程将其转换为电信号。 然后使用功率和波形测量仪（PWM）测量和分析产生的电信号特性，包括功率和电压。
电压测量：两个PWM记录的直流电压（V_DC）均为6.805e-08任意单位（a.u.）。这两个测量点的一致读数表明APD输出的信号稳定。 功率测量：两点测得的光功率均为4.631e-15 W。这个极低的功率水平表明APD能够检测和放大非常弱的光信号。 一致性：PWM1和PWM2的相同读数表明系统平衡良好，信号分割和检测过程按预期运行。
温度敏感性：雪崩倍增过程对温度波动敏感。为了稳定运行，可能需要适当的温度控制或补偿机制。 高工作电压：与标准光电二极管相比，APD通常需要更高的反向偏置电压。这需要仔细设计电源和考虑安全因素。 增益-带宽权衡：随着APD增益的增加，带宽往往会降低。为特定应用找到这些参数之间的最佳平衡至为重要。 噪声考虑：虽然APD可以实现低噪声运行，但需要管理暗电流和雪崩过程产生的过量噪声等因素，特别是在低光探测场景中。 均匀性和可重复性：由于雪崩过程的性质，确保不同APD之间或甚至单个APD的有效区域内的一致性表现可能具有挑战性。
光纤通信：APD在高速光纤通信系统中广泛应用，能够检测微弱的光信号，提高通信质量和距离。 激光雷达（LiDAR）：在自动驾驶和机器人技术中，APD用于距离测量和3D成像。 光电子集成芯片（PIC）：APD正逐步集成到更复杂的光电子集成芯片中，推动硅基光电子技术的发展。 量子通信：在量子密钥分发等量子通信应用中，APD的高灵敏度特性使其成为单光子检测的理想选择。 医疗成像：APD在正电子发射断层扫描（PET）等医学成像技术中发挥重要作用。 光计算：随着光计算技术的发展，APD可能在未来的光学处理器中扮演重要角色。
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