- Độ dốc tánsắc của DCM không phùhợp hoàn toàn với sợiquang nên tất cả các bướcsóng không được bù hoàn toàn và tán sắc tại đầu thu không đáp ứng được yêu cầu của hệ thống.
a) Photodiode PIN
Bộ tách sóng bán dẫn được sử dụng thông dụng nhất là Photodiode PIN. Cấu trúc cơ bản của Photodiode PIN gồm các vùng p và n đặt cách nhau bằng một lớp tự dẫn i rất mỏng. Để thiết bị hoạt động, thì cần phải cấp một điện áp ngược để vùng bên trong (nội tại) rút hết các hạt mang. Khi đó sự tập trung hạt mang n và p là nhỏ không đáng kể so với sự tập trung tạp chất trong vùng này.
Khi có ánh sáng đi vào Photodiode, quá trình xảy ra sẽ như sau. Nếu một photon trong chùm ánh sáng tới mang một năng lượng hv lớn hơn hoặc ngang bằng với năng lượng dải cấm của vật liệu bán dẫn trong photodiode, thì photon có thể kích thích điện tử từ vùng hoá trị sang vùng dẫn. Quá trình sẽ làm phát ra các cặp điện tử – lỗ trống mà đôi khi được gọi là hạt mang quang, (hình 3.10).
Hình 3.1.10: Sơ đồ vùng năng lượng của photodiode PIN
Thông thường, bộ tách sóng quang được thiết kế sao cho các hạt mang này chủ yếu được phát ra tại vùng trôi (vùng nghèo), nơi mà hầu hết ánh sáng tới bị hấp thụ. Sự có mặt trường điện cao trong vùng trôi làm cho các hạt mang tách nhau ra và được thu nhận qua tiếp giáp có thiên áp ngược. Điều này làm tăng luồng dòng ở mạch ngoài, với một luồng dòng điện sẽ ứng với nhiều cặp hạt mang được phát ra. Luồng dòng này được gọi là dòng photon.
Vì các hạt mang tích điện chảy qua vật liệu, cho nên một số các cặp điện tử - lỗ trống sẽ tái kết hợp và rồi biến mất. Bình thường, các hạt mang tích điện di chuyển với cự ly Ln đối với điện tử và Lp đối với lỗ trống. Cự ly này được gọi là Độ dài khuếch tán. Thời gian cần thiết để cho một điện tử hoặc lỗ trống tái hợp được gọi là tuổi thọ hạt mang và được mô tả bằng các đại lượng n và p tương ứng. Quan hệ giữa tuổi thọ và độ dài khuếch tán như sau:
Ln = (Dnn)1/2 và Lp = (Dpp)1/2 (3-1-5)
với Dn là hệ số khuếch tán điện tử và Dp là hệ số khuếch tán lỗ trống, được đo bằng centimet vuông trên giây.
(3-1-6) Có hai đặc tính rất quan trọng của bộ tách sóng quang là hiệu suất lượng tử và tốc độ đáp ứng của nó. Các tham số này phụ thuộc vào dải cấm của vật liệu, bước sóng làm việc và độ dày của các vùng p, i và n của thiết bị. Hiệu suất lượng tử là tỉ số giữa các cặp hạt mang điện tử – lỗ trống được phát ra trên số photon có năng lượng hv tới. Ở đây Ip là dòng photon trung bình được phát ra do công suất quang trung bình P0 đi tới bộ tách sóng quang.
Trong thực tế ở photodiode, cứ 100 photon sẽ tạo ra khoảng từ 30 đến 95 cặp điện tử - lỗ trống, như vậy hiệu suất lượng tử tách sóng nằm trong khoảng từ 30 đến 95%. Để đạt được hiệu suất lượng tử cao, vùng trôi phải đủ dày để cho phép phần lớn ánh sáng tới được hấp thụ. Tuy nhiên, vùng trôi càng dày thì nó càng tạo cho các hạt mang photon trôi qua tiếp giáp phân cực ngược càng lâu. Vì thời gian trôi các hạt mang xác định tốc độ đáp ứng của photodiode cho nên cần có một sự hài hoà giữa tốc độ đáp ứng và hiệu suất lượng tử.