[发明专利]使用宽带隙半导体检测器的光学数据通信的系统和方法

说明书

本文提供用于高温度和恶劣环境中的光学数据通信的系统和方法。实施例利用与宽带隙检测器相组合的短波长光源的组合，以便传送光学信号。光学数据通信系统可包括光源，该光源经由光纤来连接到光检测器。光源和光检测器还可与任何电介质间隙物理上相邻，所述任何电介质间隙能够在没有光纤媒介物情况下被跨越。

技术领域

本技术领域涉及光学数据通信系统和用于高温和恶劣环境中的光学信号传输的方法。

背景技术

存在对于在高温和恶劣环境下进行操作的通信系统的不断增长需要。常规数据通信系统通常使用电导体(例如铜)，并且具有与缆线布线（cabling）关联的显著质量（significant mass）。缆线布线易受到电磁干扰、雷击以及对所连接电子器件的损坏的影响。备选数据通信系统使用光纤代替电导体。此外，已知光学通信系统围绕玻璃和/或聚合(塑料)纤维来设计，并且在比较良好（benign）的环境中进行操作。这类传统数据通信系统通常只能够在低温度(例如125℃下的温度)和一般环境条件下进行操作。

传统系统还可使用红外(IR)装置，所述红外(IR)装置不适合于在超过125℃的温度下使用。另外，这类IR装置的材料和包装（packaging）(例如硅)在高温度中是不可维持的。此外，在更高温度下，IR装置通常遭遇低信噪比。相应地，IR范围之内的通信在调制光或者区分所接收光与不关联于所接收光的所生成背景电子(例如暗电流)方面可能是繁重的。

发明内容

下面概述在范围上与最初要求保护的公开相称的某些实施例。这些实施例不是意在限制要求保护的公开的范围，这些实施例而是仅意在提供本公开的可能形式的简要概述。实际上，实施例可包含可与下面阐述的实施例类似或不同的多种形式。

本公开的实施例涉及用于组合短波长光学信号和宽带隙半导体电子器件以实现高温度和恶劣环境中的光学通信的系统和方法。短波长光学信号包括蓝光、紫外(UV)光和X射线信号。宽带隙半导体包括其带隙在处于或大约2-6 eV的范围以及它们中间的任何范围中的半导体。宽带隙材料包括例如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)和氮化铝镓(AlGaN)和/或它们的任何组合。本文所提到的高温度可包括处于或高于至少125℃的温度(例如250℃+、300℃+)。此外，恶劣环境可包括具有高电噪声和高电磁干扰(EMI)的环境。本文的实施例对于诸如工业应用(例如使用分布式控制系统的应用（例如飞行器、卫星）)之类的恶劣环境是有用的。

在实施例中，提供一种光学数据通信系统，其包括：光源，所述光源用于发射电磁发射；传输介质，所述传输介质用于传送来自光源的电磁发射；以及检测器，所述检测器用于检测来自传输介质的电磁发射。光检测器包括宽带隙半导体材料和/或组件。

在实施例中，提供一种在高温度环境中传送光学信号的方法，其包括下列步骤：将数据编码为光学信号，所述光学信号由发射器来发射；经由传输介质将光学信号传送给检测器；以及使用检测器来检测光学信号。检测器包括一个或多个宽带隙半导体材料和/或组件。

本发明提供一组技术方案如下。

技术方案1. 一种光学数据通信系统，包括：

光源，所述光源用于发射电磁发射；

传输介质，所述传输介质用于传送来自所述光源的所述电磁发射；以及

检测器，所述检测器用于检测来自所述传输介质的所述电磁发射，

其中所述检测器包括宽带隙半导体材料。

技术方案2. 如任意前述技术方案所述的系统，其中，所述传输介质进一步用于传送具有小于或等于500 nm的波长的电磁发射。

技术方案3. 如任意前述技术方案所述的系统，其中，所述光源至少部分由宽带隙半导体材料来形成。

技术方案4. 如任意前述技术方案所述的系统，其中，所述传输介质包括光纤。