專利名稱：用于檢測(cè)和處理電信號(hào)和光信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)用于檢測(cè)和/或處理信號(hào)波的方法和裝置，此信號(hào)波在一敏感于信號(hào)波的器件中產(chǎn)生載流子，引發(fā)至少一個(gè)讀出電極中的信號(hào)電流，其中，至少設(shè)有兩個(gè)調(diào)制電極，其中至少一個(gè)配置為在空間上接近于至少一個(gè)讀出電極，而另一個(gè)配置為空間上接近于同一個(gè)讀出電極或另一個(gè)讀出電極。
相應(yīng)的方法和裝置是人們熟知的，如德國(guó)專利申請(qǐng)NO.19635932.5或相應(yīng)的國(guó)際專利申請(qǐng)WO 98/10255和DE 19821974.1和相應(yīng)的國(guó)際專利申請(qǐng)WO99/60629等提及的“PMD”部件。
有關(guān)原來(lái)的光信號(hào)波的預(yù)處理技術(shù)現(xiàn)狀描述于如，“計(jì)算機(jī)視覺(jué)和應(yīng)用手冊(cè)，”第一卷，傳感器和成象，由Jahne等編輯，“Academic”出版社，頁(yè)面為463和還有幾十種有關(guān)激光雷達(dá)，3D攝影機(jī)和通信用光電(OE)接口應(yīng)用的出版物，如在“the Iustitut fur Nachrichtenverarbeitung of the Universityof Siegen”主頁(yè)上。
已知的光混頻檢測(cè)器(PMD)對(duì)光信號(hào)波提供推挽放大并與一推挽電信號(hào)交互和獲得高水平的噪聲和背景光抑制且顯著簡(jiǎn)化和改進(jìn)了時(shí)間測(cè)量程序。此已知的PMD和使用它的方法是相對(duì)地不太靈活和沒(méi)有時(shí)間選擇，沒(méi)有原來(lái)的輸出信號(hào)可切換的零狀態(tài)和沒(méi)有多個(gè)電輸入信號(hào)和光輸入信號(hào)的模擬式或數(shù)字式互連。尤其是，它不能與已知的方法和已知的PMD將不同的光信號(hào)一起進(jìn)行混合和連接。
獲取，處理和傳送信息項(xiàng)的寬的電磁頻譜和尤其是光學(xué)的技術(shù)和方法與微電子和微光學(xué)技術(shù)結(jié)合在一起在研究，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)中起到關(guān)鍵作用和在國(guó)際商業(yè)竟?fàn)幹械闹匾饬x也日益增長(zhǎng)。因此，輻射信號(hào)-特別是光信號(hào)-與電信號(hào)的直接處理和互連起到突出的作用，如，光學(xué)和電子技術(shù)和系統(tǒng)之間的光電(OE)接口元件，OE換能器作為接收器和EO換能器作為發(fā)射器(如，激光二極管)，但在光信號(hào)相互之間也可如此。
采用光信息處理所取得的巨大成就和良好的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)合適的通用的智能型的光電檢測(cè)，處理和傳輸?shù)姆椒ㄒ约袄幂斎牍庑盘?hào)波和電信號(hào)或其他光信號(hào)的直接內(nèi)在的數(shù)字式和模擬式信號(hào)處理的新的任選方法可更好利用和加以擴(kuò)大，此外，這些方法可分別以O(shè)E接口元件或OE處理器器件形式采用微電子和微光學(xué)集成方式來(lái)實(shí)施，而且化費(fèi)不大。
本發(fā)明目的是獲得一種OE信號(hào)處理方法和以一種OE信號(hào)處理元件來(lái)實(shí)施，此實(shí)施方法不需要附加電子部件和所謂對(duì)信號(hào)波敏感的集成傳感器部件，就可允許光學(xué)/電子，光學(xué)/光學(xué)和電子/光學(xué)信號(hào)和信號(hào)波進(jìn)行模擬和數(shù)字相互處理和互連。
與該技術(shù)的以前狀況相比，本發(fā)明目的是提供一種方法和裝置，此方法和裝置能對(duì)各種光信號(hào)和/或電子信號(hào)進(jìn)行邏輯的數(shù)字式或模擬式互連，也能通過(guò)采樣(短期測(cè)量)檢測(cè)光信號(hào)的配置。
就此方法，通過(guò)權(quán)利要求1的特征而達(dá)到目的和就此裝置，通過(guò)權(quán)利要求10而獲得。
因此根據(jù)本發(fā)明頭幾個(gè)OE信號(hào)處理步驟的實(shí)施直接發(fā)生在新穎的光電子接收和控制部件的檢測(cè)過(guò)程中，同時(shí)此部件滿足微電子集成，高帶寬和速度以及低費(fèi)用等要求。
按照本發(fā)明的方法調(diào)制電極由調(diào)制電壓來(lái)調(diào)制，此電壓可相對(duì)于相互間自由選擇和/或是可自由地選擇的相位關(guān)系，其中由兩個(gè)調(diào)制電極的調(diào)制電壓所產(chǎn)生的讀出電流最好是加性耦合。就裝置而論，本發(fā)明的目的可通過(guò)下述方法取得，即調(diào)制電極要相對(duì)于讀出電極安置，其方法是，根據(jù)各個(gè)調(diào)制電極的調(diào)制電壓的符號(hào)，流經(jīng)相關(guān)的讀出電極的電流是正的或是負(fù)的以及至少要設(shè)置一裝置，通過(guò)它可自由地設(shè)定兩個(gè)調(diào)制電壓的相對(duì)的相位關(guān)系和/或幅度。
已知的PMD部件其特征在于兩個(gè)調(diào)制電極可按推挽關(guān)系精確地工作和由輻射產(chǎn)生的載流子交替地入射到至少上述兩個(gè)電極或電極組的相應(yīng)一個(gè)。在較佳的PMD原理的變體中，讀出電極的讀出電流或電壓彼此相減，從而可檢測(cè)調(diào)制頻率與信號(hào)波頻率的相關(guān)性，就調(diào)制電極的調(diào)制頻率而言，此相關(guān)性必須是一種清晰的關(guān)系。
與之相比，在其最簡(jiǎn)單的變體中，本發(fā)明不需要提供信號(hào)波調(diào)制，但事實(shí)上調(diào)制電極，電壓配備和其相對(duì)的相位關(guān)系是可自由調(diào)整的。由于按照本發(fā)明還進(jìn)一步提供，根據(jù)各自調(diào)制電極的調(diào)制電壓的符號(hào)，電流流經(jīng)相關(guān)的讀出電極是清楚地正的或清楚地負(fù)的，故有可能如兩個(gè)調(diào)制電壓具有相反的相位關(guān)系，即，此兩讀出電極的兩個(gè)相加的電流，其中一個(gè)必須是正的，一個(gè)是負(fù)的，至少相互可部分地抵消。最好是，電極的空間排列和調(diào)制電壓的選擇是，利用調(diào)制電極以推挽關(guān)系工作時(shí)，此兩個(gè)正的和負(fù)的讀出電流確切地相互抵消。這就與所謂“零電路”或由所謂“調(diào)制狀態(tài)零”MZO致使傳感器斷開(kāi)的情況相符。然而，由于相位關(guān)系的變化，根據(jù)相位變化產(chǎn)生的方向，立即可測(cè)量正的或負(fù)的電流。
以此方法有可能如經(jīng)常地或僅在一個(gè)短的時(shí)期內(nèi)測(cè)量入射到如傳感器上的光信號(hào)和有可能通過(guò)短時(shí)間內(nèi)在讀出電極之一的相位上分別轉(zhuǎn)換來(lái)對(duì)光信號(hào)采樣。按照本發(fā)明的裝置特殊性和相應(yīng)的方法在于原則上允許發(fā)生永久性連續(xù)的測(cè)量，在這意義上，整個(gè)傳感器不需要實(shí)際的“接通”和/或斷開(kāi)，而僅是測(cè)量條件作出短暫改變，其方法是兩個(gè)以前相互抵消的信號(hào)相加在一起或至少僅有部分相互抵消。
有關(guān)權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)，要注意，敏感于信號(hào)波的器件可以是如光敏半導(dǎo)體或光敏電阻或一般可敏感于電磁波的半導(dǎo)體(包括的范圍在可見(jiàn)光波長(zhǎng)之上和之下)和此類器件也可以是信號(hào)波在真空中產(chǎn)生自由電子的光陰極，它由對(duì)著至少一組讀出電極的調(diào)制電極可選擇地加以控制。此器件也可以是如帶有PMD指狀結(jié)構(gòu)的微信道極，人稱“MCP-PMD”(微信道板PMD)[R.Schwarte，EDMO會(huì)議錄，Vienna，11月15-17日]，但在按照本發(fā)明的工作中，作為具備自由選擇調(diào)制條件的光電處理器OEP，它一般不是指光敏半導(dǎo)體材料。因此，一種敏感于信號(hào)波的器件一般是信號(hào)波產(chǎn)生載流子的器件。有關(guān)調(diào)制電極的術(shù)語(yǔ)“調(diào)制”原則上用于說(shuō)明任何可變電壓，其中在極端情況下，只要兩個(gè)穩(wěn)定電壓中至少只有1個(gè)至少在短期內(nèi)加以調(diào)制，特別是能執(zhí)行符號(hào)變化時(shí)，按照本發(fā)明的穩(wěn)定電壓也可考慮為非周期的“調(diào)制電壓”。然而在一較佳實(shí)例中，此調(diào)制電壓，特別是其幅度可自由地變化。這樣，有可能特別是補(bǔ)償空間一實(shí)體配置和電極排列的任何不對(duì)稱性，因而可以保證利用用于調(diào)制電壓的符號(hào)，相加的讀出電流會(huì)精確地相互抵消。
此外，按照本發(fā)明較佳實(shí)例還設(shè)有多個(gè)不同的信號(hào)電流，它們是按照本發(fā)明由不同的或相互地分開(kāi)地信號(hào)波在分開(kāi)的傳感器電極或裝置上產(chǎn)生的，并加在一起。按照本發(fā)明的一個(gè)特定的較佳實(shí)例提供的方法是信號(hào)波也加以調(diào)制，其中調(diào)制電極的調(diào)制與信號(hào)波的調(diào)制是有清晰的關(guān)系。這樣，有可能同時(shí)使用人們已知的上述討論的PMD原則和按照本發(fā)明的方法，和按本發(fā)明的原則來(lái)實(shí)施信號(hào)測(cè)量，其方法是專門(mén)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)波的信號(hào)，所有背景信號(hào)均予以消除。為此目的，按照本發(fā)明至少使用一個(gè)基本器件，其包含至少一個(gè)讀出電極和至少兩個(gè)調(diào)制電極，其方法是，兩個(gè)調(diào)制電極在同相關(guān)系中經(jīng)歷調(diào)制電壓符號(hào)的快速變化，在這種情況下，讀出電流在至少如此一個(gè)(一個(gè)調(diào)制電壓變化的)周期上加以積分。
可以理解，在這方面信號(hào)波必須加以調(diào)制而且調(diào)制電極的調(diào)制與信號(hào)波的調(diào)制是具有清晰的關(guān)系。
如果各種部件的信號(hào)要連接在一起，則通過(guò)合適地調(diào)制各個(gè)部件上調(diào)制電壓的相位關(guān)系(這些部件接收連接在一起的信號(hào))，則有可能實(shí)現(xiàn)邏輯的互連，諸如它們的AND，OR，XOR和負(fù)相(negatives)。
本發(fā)明一個(gè)特定的較佳實(shí)例是在此實(shí)例中敏感于信號(hào)波的器件是光敏半導(dǎo)體材料，讀出和調(diào)制電極是“肖特基”接觸形式。在這方面，本例的讀出和調(diào)制電極可以相互嚙合成梳子狀，但也有可能一種電極排列成條狀方式，以相互交錯(cuò)重疊的關(guān)系排列成組合狀，而相應(yīng)的另一種電極(調(diào)制電極或讀出電極)也是呈條狀配置并排列在第一條組的旁邊。例如，兩個(gè)或更多相鄰的電極條或觸點(diǎn)可形成單一的讀出電極，而在其側(cè)電氣上連接的多個(gè)條可組成一調(diào)制電極。術(shù)語(yǔ)“光敏”在這方面可作廣義的解釋，而并不企圖局限于光譜，恰如在本實(shí)例中，使用的是半導(dǎo)體材料，它敏感于電磁波，在此材料中通過(guò)電磁波照射產(chǎn)生移動(dòng)的載流子。
為了能應(yīng)用PMD原理，必須要有調(diào)制過(guò)的信號(hào)波，因而本較佳實(shí)例具有發(fā)射和調(diào)制信號(hào)波的器件或至少有一PLL輸入電路用于檢測(cè)信號(hào)調(diào)制和用于適應(yīng)調(diào)制電極的調(diào)制頻率和也用于調(diào)整調(diào)制電極的調(diào)制相位。
按照本發(fā)明方法和相應(yīng)的電路按同樣程序以許多不同的已超出當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)的方式處理光信號(hào)波和電信號(hào)?；陟`活性和通用性功能和對(duì)光信號(hào)和電信號(hào)的處理任選方法，按照本發(fā)明，以下可稱為光電處理器原理，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，稱為OEP原理，和相應(yīng)的裝置可稱為光電處理器，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，稱為OEP。
OEP原理特別允許下列情況1、兩個(gè)獨(dú)立的電信號(hào)與一光信號(hào)P(t)內(nèi)在地互連，其方法是，采用穩(wěn)定的輻射，相關(guān)的光電流在整個(gè)范圍內(nèi)是可電控的，從最大的負(fù)值調(diào)制狀態(tài)MZN經(jīng)過(guò)零狀態(tài)MZO到最大的正值調(diào)制狀態(tài)，MZP，由此，所謂單個(gè)OEP的基本功能可加以鑒定。
2、在擴(kuò)大功能性中，兩個(gè)獨(dú)立的電信號(hào)與兩個(gè)光信號(hào)P1(t)P2(t)內(nèi)在地互連，其方法是，所謂雙OEP的輸出光電流也是由兩個(gè)光信號(hào)以模擬和數(shù)字形式來(lái)加以控制的，有效光電流的限制范圍在可能的限止?fàn)顟B(tài)MZN和MZP之間。如果在此情況，即，具有相等有效功率電平OEP1的雙OEP以P1產(chǎn)生電流IA1和OEP2以P2產(chǎn)生電流IA2＝IA1，然后此組合可提供如差動(dòng)電流讀出由于IA1-IA2＝0或邏輯“0”，所以(P1P2)＝MZO；因?yàn)镮A＝IA1相對(duì)于邏輯“1”，所以(P1，0)＝MZP和因?yàn)镮A＝IA2相對(duì)于二進(jìn)制邏輯中邏輯“0”或三進(jìn)制邏輯中邏輯“-1”，所以(O，P2)＝MZN。
3、以不同的技術(shù)對(duì)此類OEP元器件進(jìn)一步集成和互連可產(chǎn)生許多新穎的復(fù)合的OE信號(hào)處理和測(cè)量方法和目前工業(yè)，科學(xué)和商業(yè)中出現(xiàn)的任務(wù)和問(wèn)題的廣譜系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的光電處理器OEP可用來(lái)擴(kuò)大OE信號(hào)處理功能性，如電氣上開(kāi)和關(guān)檢測(cè)器，這是定時(shí)多路傳輸所必需的，還可提高可切換的EO混頻器帶寬，從DC至GHz范圍，改進(jìn)和簡(jiǎn)化背景光抑制，以相應(yīng)的基帶能力實(shí)現(xiàn)光電和光光快速選通功能，和空間分布的處理功能的綜合，如在時(shí)空進(jìn)行并行通信和動(dòng)態(tài)3維測(cè)量和在位置頻率區(qū)進(jìn)行橫向速度測(cè)量。此有關(guān)的新的OE元器件可用于通信區(qū)，如CDMA/TDMA自由空間傳輸，在采用光學(xué)底板而不是多層底板的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中和采用比特率如1Gb/s，同時(shí)還是高級(jí)靈敏度和高度填充(filling)的聚合物纖維網(wǎng)絡(luò)中。目前已知的元器件是不能符合此技術(shù)規(guī)范的，甚至近似不昂貴的元器件也是如此。
按照本發(fā)明如，OE快速選通門(mén)電路，OE模擬開(kāi)關(guān)，OE采樣器，OE模數(shù)轉(zhuǎn)換器，OE多路復(fù)用器和多路分配器，OEP陣列為基礎(chǔ)的3維攝影機(jī)等都可包括在內(nèi)，并根據(jù)傳輸時(shí)間原理，三角原理和多普勒位移位置頻率分析加以組合可用于多信道和價(jià)格不貴的OE路由器(光學(xué)交叉連接)，高靈敏的和快速混頻器和相關(guān)儀。此外，應(yīng)用的范圍和信號(hào)波的頻譜如采用新材料和新技術(shù)可加以擴(kuò)大，和也包括執(zhí)行此類方法的相應(yīng)裝置。
本發(fā)明是基于實(shí)現(xiàn)下述情況——基本上超過(guò)已知的PMD原理的電荷振蕩處理——OEP原理通過(guò)模擬和/或數(shù)字信號(hào)處理的組合和在至少一個(gè)光敏區(qū)產(chǎn)生光電荷的至少1個(gè)或多個(gè)功能上協(xié)作的信號(hào)波P(t)的互連等至少提供兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)制信號(hào)UM，采用調(diào)制電極M的方式控制相關(guān)的光電荷流動(dòng)至空間上極為鄰近的讀出電極A，最好是地電位，此讀出電流以相加地或相減地組合提供至少1個(gè)輸出值，電流值IA或電壓值ΔUA到讀出單元VAEH，或通過(guò)讀出單元VAEH。
最佳地以PMD結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的高集成的OEP結(jié)構(gòu)如MSM(金屬半導(dǎo)體金屬)-PMD和(P+n-P+)-或(n+P-n+)-PMD是有利的——后者由于以合適的補(bǔ)償電壓作用于較佳絕緣的金屬電極上而有利于外部調(diào)制的支持，故稱為ME-PMD[RSchwarte，EDMO會(huì)議錄，Vienna 11月15-17日，PCT DE 00/03632和PCT DE01/03914]一和根據(jù)本發(fā)明，允許高功能性的簡(jiǎn)單的和有效的電路結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明的OEP原理可在已知的PMD結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，特別是在PG(光門(mén)電路)-PMD技術(shù)[DE 196 35 932.5和DE 198 21 974.1]和微處理器MP(微信道板)-PMD技術(shù)基礎(chǔ)上[PCT DE 00/03632和PCT DE 01/03914]來(lái)加以實(shí)施。為此，至少兩組PG-PMD條結(jié)構(gòu)象素OEP1，和OEP2-最好是交叉關(guān)系-分別由自由獨(dú)立的推挽調(diào)制電壓±UM所控制，而光門(mén)電路對(duì)和電荷振蕩的所有有關(guān)的讀出電極對(duì)(左為Al，右為Ar)與讀出電流IAr＝IAr1+IAr2和IAI＝IAl1+IAl2相連接并組合以提供具有單極推挽電流+IA＝IArIAl和相應(yīng)的輸出電壓ΔUA的推挽輸出。用CMOS技術(shù)實(shí)施PG-OEP原理具有較好管理技術(shù)和可集成性的一些優(yōu)點(diǎn)，但相反，在聲音速度方面有缺點(diǎn)。采用PG-OEP時(shí)，背景照明的光電流的必要補(bǔ)償是通過(guò)按照本發(fā)明提出的概念來(lái)提供的即，利用從PG-PMD所知道的推挽電流元件必然的共模反饋，使用和圖2所示的純放大器功能或使用積分器功能的差分讀出。
為了讀出電極A和/或?yàn)榱苏{(diào)制電極M，最好使用合適寬度的附加的絕緣的和調(diào)制的金屬電極ME，最好在OEP結(jié)構(gòu)是在半導(dǎo)體基礎(chǔ)的情況下，這在許多方面是有利的1、在電極邊緣區(qū)進(jìn)行的信號(hào)波屏蔽可以防止載流子對(duì)形成效應(yīng)，在高頻時(shí)它尚不敷應(yīng)用，因?yàn)樯婕暗捷^遠(yuǎn)的距離問(wèn)題和降低調(diào)制對(duì)比度；2、通過(guò)合適的電容耦合操作調(diào)制電極的屏蔽金屬電極ME用于促進(jìn)調(diào)制滲透至有關(guān)調(diào)制信號(hào)UM的同樣的或增加的幅度和最好在同樣的或位移的DC電位；3、如果相應(yīng)的讀出電極A置于兩個(gè)以同樣方向調(diào)制的調(diào)制電極M之間，然后它們的屏蔽金屬電極ME最好通過(guò)合適的電容耦合來(lái)調(diào)制以促進(jìn)調(diào)制滲透至有關(guān)調(diào)制信號(hào)UM的最好是近似同樣的或較小的幅度，但是極性相反和最好工作在同樣的或位移的DC電位上。
按照本發(fā)明的OEP方法和付之其實(shí)施的裝置尤其允許光信號(hào)波多象素采樣工作，在這些信號(hào)波中所有OEP象素一開(kāi)始是處于調(diào)制狀態(tài)零MZO。每個(gè)OEP象素的兩個(gè)輸出電流受控于Uma和Umb，各個(gè)都提供輸出值為零(調(diào)制狀態(tài)MZO)，這是由于相互補(bǔ)償?shù)脑颉还苁欠窭冒凑沼芯€“或”讀出的±電流相加或利用在讀出單元輸出端上(++)或(--)差分電流讀出?？臻g信號(hào)波的3D象素采樣是在分別由MZP和MZN所說(shuō)明的正的或負(fù)的可選擇的采樣試樣的方向中短期實(shí)施補(bǔ)償狀態(tài)MZO而完成的。按照OEP原理可進(jìn)行的采樣操作提供許多優(yōu)點(diǎn)，如特別是使用脈沖雷達(dá)方法于3D檢測(cè)空間情景，這利用3D PMD攝影機(jī)來(lái)實(shí)施是毫無(wú)意義的?？梢子趯?shí)施的原來(lái)的OEP采樣工作可能允許3D OEP攝影機(jī)使用在高脈沖峰值功率級(jí)，測(cè)量時(shí)間十分短和測(cè)量間隔較大諸方面。而且如果同時(shí)使用以后所述的差動(dòng)采樣程序，則PMD技術(shù)在“相關(guān)平衡采樣”和“非相關(guān)抑止”方面所有已知的優(yōu)點(diǎn)均可予以保留。
在MSM-OEP和可比擬的OEP結(jié)構(gòu)情況下，光投射分量(例如太陽(yáng)光)的抑制是通過(guò)這樣的實(shí)事來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即，在相對(duì)于正調(diào)制或取樣條件MZP以及負(fù)調(diào)制或取樣條件MZN是相同的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，相關(guān)的讀出電流只要調(diào)制信號(hào)沒(méi)有直流分量，就以相同的比例往返流動(dòng)。該背景光抑制無(wú)需增加電路的復(fù)雜性和成本。
在按照本發(fā)明的OEP原理的情況下，從至少一個(gè)信號(hào)源PQ，至少一個(gè)信號(hào)波入射在特別對(duì)于光子和電子敏感的器件上，最好入射在“肖特基”規(guī)則的條結(jié)構(gòu)或低滲雜的P-或n-基底3的信號(hào)波敏感區(qū)上的PN結(jié)上和產(chǎn)生載流子。
在根據(jù)MSM技術(shù)的OEP方法的情況下，最好條狀“肖特基”二極管以最簡(jiǎn)單的布局形成由二組調(diào)制電極Ma和Mb和至少一組讀出電極A組成的指形結(jié)構(gòu)。對(duì)高的帶寬或切換速度，條寬如僅約1μm寬而它們中間的光敏條只為其寬度2倍左右。
類似于ME-PMD的MSM-OEP結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的pn結(jié)構(gòu)最好設(shè)在無(wú)電壓的n--或p-基底或無(wú)電壓的n--或p-外延層上或在硅樹(shù)脂ON絕緣器(SOI)中。
為了減少“肖特基”結(jié)的暗電流，讀出電極n最有利為雙條狀形式，并盡可能窄些。
在pn實(shí)施中，對(duì)p-/n-基底最好截止電壓分別施加在n+和p+電極條之間和分別相反地安置陽(yáng)極和陰極。使用pip-OEP或nin-OEP結(jié)構(gòu)的pn二極管而不用MSM-OEP結(jié)構(gòu)的“肖特基”二極管較為有利。為此，此指狀結(jié)構(gòu)的光敏n-或p-區(qū)應(yīng)形成具有低殘存電流的浮動(dòng)源。此外，此p+和n+電極條最好由金屬電極以絕緣方式加以覆蓋，一方面為了避免在邊緣區(qū)產(chǎn)生不能使用的電荷和另一方面為了由強(qiáng)的漂移電場(chǎng)來(lái)促進(jìn)調(diào)制。這可通過(guò)下列最佳化而獲得金屬電極寬度，讀出電極A和金屬電極之間用于有效的電荷傳送的補(bǔ)償電壓和對(duì)于調(diào)制信號(hào)的較佳的電容耦合等。
在本發(fā)明進(jìn)一步布局中通過(guò)OEP中雪崩半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和通過(guò)二次電子倍增來(lái)提高OEP靈敏度。后者如通過(guò)光陰極和微信道極的上游連接和最好通過(guò)陽(yáng)極矩陣或采用CCD或CMOS象素陣列的方法在真空中接續(xù)的直接的OEP讀出等措施而加以實(shí)施。按照本發(fā)明在這方面進(jìn)一步使用放大——甚至于在上游位置上不連接微信道板——這涉及加速的高能量光電子的高電離效應(yīng)或量子效率和它可以是通常光電流的倍數(shù)如高達(dá)1000倍。
如果信號(hào)波敏感器件如包含半導(dǎo)體材料，沒(méi)有pn結(jié)如光電阻材料，電極Ma-A-Mb-A的基本順序是最高的交錯(cuò)形式和是有利的。交錯(cuò)程度較少也能是有利的，如電極順序?yàn)镸a-A-Ma-A-Ma-A-Mb-A-Mb-A-Mb-A等等。根據(jù)pn-OEP結(jié)構(gòu)的各自滲雜情況，在Ma和Mb之間不同地使用讀出電極是有利的，如為了電壓調(diào)整。根據(jù)各自所需的OEP形式，順序可以多重連續(xù)且適應(yīng)于條長(zhǎng)度。UMa和Umb控制區(qū)的交錯(cuò)可延伸至正交尺寸，但必須滿足50％/50％P(t)信號(hào)波分量，這是零狀態(tài)所需要的，或可以如通過(guò)調(diào)制電壓幅度的校正加以調(diào)節(jié)。至少兩個(gè)調(diào)制信號(hào)UMa和UMb調(diào)制載流子對(duì)的傳輸，并流測(cè)定讀出電極A的讀出和電流IAS，此電流通過(guò)讀出終端AK至讀出單元VAEH和至信號(hào)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)SDV，用于進(jìn)一步處理和評(píng)估。
使用最簡(jiǎn)單的OEP結(jié)構(gòu)形式通過(guò)一個(gè)過(guò)程，即，兩個(gè)調(diào)制電壓UMa和UMb假設(shè)相應(yīng)的OEP有關(guān)的電壓條件就有可能按照本發(fā)明在光電流IAmin的IA至IAmax＝-IAmin的整個(gè)活動(dòng)范圍內(nèi)穩(wěn)定地和動(dòng)態(tài)地快速控制該讀出電流。特別是OEP允許讀出電流非?？斓貜腎max至零或Imin進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這三種調(diào)制狀態(tài)的理想的轉(zhuǎn)換說(shuō)明許多應(yīng)用的關(guān)鍵作用和新問(wèn)題的解決方法。在正調(diào)制狀態(tài)MZP中的簡(jiǎn)單電流相加或有線“或”電流讀出的情況下，用S作為光敏靈敏度，IA＝+SxP以合理的方式應(yīng)用于MZP(Umap，UmbP)，其中UMaP和UMbP表示相關(guān)的最佳正調(diào)制電壓。對(duì)于調(diào)制狀態(tài)MZN要施加相應(yīng)的考慮因素以IA＝-SxP對(duì)MZN(UMaN，UMbN)和對(duì)調(diào)制狀態(tài)MZO以IA＝O對(duì)ZO(UMaO，UMbO)或近似于(UMaP，UMbN)或(UMaN，UMbP)。
使用雙的或成對(duì)的OEP可以擴(kuò)大功能性和靈活性。為此，兩個(gè)單個(gè)OEP形成如園的或矩形的接收表面，此表面至少劃分為兩個(gè)相等部分OEP1和OEP2，其中信號(hào)波P(t)的功率均等地分配至兩個(gè)OEP或各個(gè)OEP接收它自己的信號(hào)波P1(t)和P2(t)。在此同時(shí)成對(duì)的OEP也可有利地作為單個(gè)地OEP用于將信號(hào)波P(t)均等地分配至OEP1和OEP2。此兩個(gè)相關(guān)的讀出電流IA1和IA2最好直接引在一起并在有線“或”輸出端AKS上作為輸出和電流IAS讀出。為了再次取得3個(gè)清晰的調(diào)制狀態(tài)，要確定4個(gè)調(diào)制電壓UMa1，UMb1，UMa2，UMb2的合適的唯一匹配的電壓狀態(tài)，并分別由調(diào)制源MQ來(lái)轉(zhuǎn)換。在調(diào)制狀態(tài)MZP中，以S作為靈敏度和理想的100％量子效率，下式用于對(duì)MZP(UMa1P，UMb1P，UMa2P，UMb2P)，讀出電流和IAS＝IA1+IA2＝+SxP1+SxP2；對(duì)MZN(UMa1N，UMb1N，UMa2N，UMb2N)，則相應(yīng)地對(duì)調(diào)制狀態(tài)MZN IAS＝IA1+IA2＝-SxP1-SxP2；對(duì)MZO(UMa1P，UMb1N，UMa2P，UMb2N)，則相應(yīng)地對(duì)調(diào)制狀態(tài)MZOIAS＝IA1+IA2＝-SxP1+SxP2或+SxP1-SxP2＝0。使用零狀態(tài)MZO(MZa1P，MZb1P，MZa2N，MZb2N)和MZO(MZa1N，MZb1N，MZa2P，MZb2P)是有利的。
指狀結(jié)構(gòu)組成的非對(duì)稱可用合適的測(cè)量程序加以確定并由補(bǔ)償調(diào)整或在反饋過(guò)程中如通過(guò)調(diào)制狀態(tài)的校正加以消除。
一種四重OEP形式的布局可提供特定的優(yōu)點(diǎn)，最好是可由許多不同方法來(lái)動(dòng)作的一種四個(gè)象限的形式或一種四個(gè)扇形環(huán)狀形式。對(duì)于距離測(cè)量，如多種靈活的可適應(yīng)的工作方式是可能的。信號(hào)波均勻地分布至OEP1至OEP4。這樣，除了4個(gè)單個(gè)距離外，也可測(cè)定此表面單元的法向矢量和平均間隔。同時(shí)，它還可提供某種程序的保護(hù)以防止不正確測(cè)量。
在本發(fā)明的另一布局中，OEP原理可用于掃描重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)波。
在OEP采樣示波器中，其采樣方式如同已知的電采樣示波器，最好在4信道模式中，較佳的重復(fù)的空間信號(hào)波最好以時(shí)間同步方式和空間并行關(guān)系由OEP矩陣逐個(gè)試樣進(jìn)行采樣和在置于下游的信號(hào)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)SDV中相對(duì)空間和時(shí)間加以重建。
通過(guò)短期轉(zhuǎn)換單一OEP或成雙OEP從靜止?fàn)顟B(tài)MZO開(kāi)始進(jìn)入具有正加權(quán)試樣的采樣狀態(tài)MZP或進(jìn)入具有負(fù)加權(quán)試樣的采樣狀態(tài)MZN，同時(shí)對(duì)于信號(hào)波象素以足夠平均的分布功率分配于部分OEP，這樣完成采樣工作。通過(guò)一對(duì)調(diào)制電壓的采樣脈沖的效果最好由CR高通部件來(lái)完成。
由正的和負(fù)的樣值和其符號(hào)的組合可基本上補(bǔ)償偏移誤差和噪聲。
在一個(gè)OEP采樣方法的實(shí)施例中，除了幅度采樣外，差動(dòng)幅度試樣也要選擇地加以采樣。為此，在MZO后短時(shí)間首先借助于調(diào)制狀態(tài)MZP在調(diào)制狀態(tài)MZN中從信號(hào)波電流IA中取出第一負(fù)試樣Q1-和直接在其上的同樣采樣期間的第二正試樣Q2。
如在接續(xù)的調(diào)制狀態(tài)MZO時(shí)，此兩個(gè)試樣進(jìn)行重疊，兩個(gè)電荷Q1-+Q2+＝ΔQ的差對(duì)應(yīng)于信號(hào)配置的正梯度采樣和表示使用OEP的新的差動(dòng)采樣法，順序Q1++Q2-＝-ΔQ的互換提供可與正梯度采樣有利地組合的負(fù)梯度采樣，以避免誤差影響如，對(duì)稱性誤差。
使用此類OEP采樣示波器根據(jù)OEP原理在空間和時(shí)間上使用OEP線或OEP矩陣對(duì)動(dòng)態(tài)空間信號(hào)波進(jìn)行采樣并測(cè)量，其中“肖特基”O(jiān)EP技術(shù)和SiGe-OEP技術(shù)導(dǎo)致帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)10GH2的帶寬。
多OEP采樣方法有可能以3D-OEP攝影機(jī)或OEP頻閃儀的形式在重復(fù)脈沖輻射的雷達(dá)原理基礎(chǔ)上來(lái)記錄空間圖象和快速空間運(yùn)動(dòng)。
以同樣的方式，類似于已知的數(shù)字存貯示波器(DSO)，一種相應(yīng)的多OEP DSO可在OEP原理上予以實(shí)施，用于測(cè)量唯一的信號(hào)波，其中使用的電采樣保持電路由至少1個(gè)OEP采樣保持電路所替代。使用包含單一或成雙或四重OEP的OEP線或OEP矩陣意味著信號(hào)波可相對(duì)空間和時(shí)間進(jìn)行測(cè)量并通過(guò)置于下游的模數(shù)轉(zhuǎn)換器予以數(shù)字式貯存。在根據(jù)一個(gè)OEP象素再細(xì)分為如4或9或16部分的OEP象素用于同樣的信號(hào)波象素的情況下，上述OEP象素連續(xù)地周期性地工作如1:4，1:9或1:16多路分配器，由于這些因素此高轉(zhuǎn)換器速率得以降低，這樣有可能進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換或非?？焖俚霓D(zhuǎn)換費(fèi)用也可顯著降低。
在這方面由于特別是MSM-OEP的高轉(zhuǎn)換速度，此原來(lái)的差動(dòng)的采樣也有優(yōu)點(diǎn)。在這情況下，從信號(hào)波中馬上連續(xù)地取出相反符號(hào)的兩個(gè)試樣，代替僅僅是一個(gè)各自的采樣試樣，按照OEP采樣原理，此兩個(gè)試樣予以疊加和存貯于最好在相對(duì)于接地的電容器或在Miller積分器的反饋分路中。之后由此方法產(chǎn)生的差值可短期地保持著用于傳輸至置于下游的信號(hào)處理設(shè)備，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器，隨后用清0信號(hào)置于零。相應(yīng)的差分OEP采樣保持電路的過(guò)程是很快連續(xù)地接著，而4/9/16倍細(xì)分的OEP象素意味著平均分布的信號(hào)波象素的合適多路分配能進(jìn)一步提高采樣速率。
這樣由于使用OEP矩陣或OEP象素陣列對(duì)平均分布的信號(hào)波進(jìn)行持續(xù)的采樣，故快速調(diào)制信號(hào)波可用作為光時(shí)分多路傳輸信號(hào)，如在OEP并行采樣器作為OEP多路分配器DEMUX的基礎(chǔ)上，此多路分配器可將多路傳輸信號(hào)分布至較慢的并行的電子或光信道中。按照本發(fā)明，OEP矩陣也可用作為OEP多路傳輸器MUX。為此目的由OEP矩陣以時(shí)間一空間逐次方式對(duì)多個(gè)并行的光信號(hào)波進(jìn)行周期地采樣和作為電流或電壓值串行地發(fā)射出去，或通過(guò)使用LED或激光二極管的直接EO轉(zhuǎn)換程序作為光學(xué)值以時(shí)分多路傳輸方式傳輸出去。按照本發(fā)明的OEP象素陣列作為OEP多路傳輸器MUX，可將光學(xué)并行信道的空間多路傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)換成快速時(shí)間多路傳輸信號(hào)，并只用少量信道即行。
具有以碼，時(shí)間，相位和空間多路傳輸程序進(jìn)行疊加的許多光學(xué)輸入信道的的OEP多路分配器，與按照本發(fā)明作為碼，時(shí)間，相位和空間選擇的OEP接收機(jī)和一OEP多路傳輸器的OEP矩陣等組合可有利地用于有關(guān)采用以此法組合的空間的TDMA和CDMA技術(shù)的OEP路由器的OE路由。為此目的，在信號(hào)源SQ陣列的時(shí)分或碼分多路傳輸工作中或在混合的時(shí)分和碼分多路傳輸工作中，如盡可能均勻地分布的輸入信號(hào)波P(t)陣列借助于折射或衍射的光學(xué)系統(tǒng)輻射單個(gè)或成雙OEP矩陣，此過(guò)程涉及到在一致的發(fā)射和接收時(shí)間和/或一致的編碼和相位的基礎(chǔ)上通過(guò)路由器或交錯(cuò)連接控制器可較佳地選擇地和任意地進(jìn)行接轉(zhuǎn)。
選擇的任選的OE轉(zhuǎn)換或許多并行輸入信道的連接如光纖輸入陣列或LED或VCSEL陣列轉(zhuǎn)換至前面是電子的和接著的是可選擇的光輸出信道的OEP陣列都可通過(guò)在較大距離上自由空間傳播和由各自空間邊界的反射現(xiàn)象如，在辦公室，車廂，居家空間中，或在較佳光學(xué)的透明或半透明載體板(光學(xué)后板)中而予以完成。在此情況下，任意選擇和轉(zhuǎn)換可在如從信號(hào)源陣列至OEP接收陣列的所有信道的所有可能的信道之間碼分多路傳輸和/或時(shí)分多路傳輸和/或頻分多路傳輸程序中得以實(shí)行。
本發(fā)明有一布局是關(guān)于電信號(hào)和光信號(hào)通過(guò)邏輯門(mén)和存貯器功能的互連，考慮到它們種類很多，故在本文只作舉例說(shuō)明。如果如兩個(gè)信號(hào)波P1和P2施加至成雙OEP——它可擴(kuò)大成倍信號(hào)波，和成雙OEP——各自具有讀出電流的有線“或”互連WOR和由電壓放大器的電流讀出VR＝Uout/IAS，具有輸出Uout，一個(gè)置于下游的單獨(dú)部件ABS，最好在由Uout的互補(bǔ)關(guān)系中加以激勵(lì)的快速發(fā)射極或源極跟隨器對(duì)，具有連接的共同輸出IUout I和一個(gè)下游連接的電光轉(zhuǎn)換器用于將IUout I轉(zhuǎn)換為Pout，最好一只LED或激光二極管能較好地直接地集成在如GaAs或GaInASP-OEP結(jié)構(gòu)上，以提供下述的相關(guān)信號(hào)互連的任選項(xiàng)通過(guò)轉(zhuǎn)換三種調(diào)制狀態(tài)可靈活地改變邏輯性能。如調(diào)制狀態(tài)MZP為P1和調(diào)制狀態(tài)MZN為P2或反之亦然，現(xiàn)給出下列邏輯功能表，其中三進(jìn)制狀態(tài)可有利地加以使用，但是本文只考慮有關(guān)二進(jìn)制邏輯，因?yàn)檩敵鯥Uout I和Pout產(chǎn)生直接的P1和P2的光學(xué)的OEP-XOR互連表1
此OEP邏輯結(jié)構(gòu)在其功能方面可較容易地，靈活地和非?？爝M(jìn)行轉(zhuǎn)換，如通過(guò)調(diào)制狀態(tài)MZP為P1和P2進(jìn)入相應(yīng)于下述真值表的OEP-OR門(mén)功能，在此表中，這兒只考慮二進(jìn)制邏輯，按照本發(fā)明有關(guān)使用三進(jìn)制狀態(tài)的任選項(xiàng)未加考慮表2
在調(diào)制狀態(tài)MZN/MZN時(shí)，對(duì)于部分OEP的兩對(duì)調(diào)制電壓，由于來(lái)自O(shè)R順序
為負(fù)的，故給出相應(yīng)的NOR順序[1，0，0，0]或?qū)τ赑1和P2為NAND關(guān)系。
兩個(gè)表格的表1和表2的底部右面的各自的最后位置提供電邏輯狀態(tài)的純正的光學(xué)快速讀出的可能性，如從數(shù)據(jù)存貯器。要取出的狀態(tài)如“低”＝負(fù)電壓和“高”＝正電壓施加至調(diào)制電極M2 a/b并當(dāng)P1和P2都是“高”的，也就是說(shuō)，當(dāng)P1和P2都接通和UM1 a/b是經(jīng)常地是正的，就可從相應(yīng)于UM2 a/b＝正或負(fù)的光回答消息Pout＝“低”或“高”中讀出。以相似的方式，使用所述的邏輯結(jié)構(gòu)-簡(jiǎn)化的并考慮沒(méi)有數(shù)據(jù)安全措施-數(shù)據(jù)可很快地以光方式輸入至存貯器和由Uout方式寫(xiě)入-有可能使用從P1-有效信號(hào)時(shí)鐘推導(dǎo)-如進(jìn)入觸發(fā)器如使用P1-“高”和“有效”，當(dāng)UM1 a/b＝正的而UM2 a/b＝負(fù)的，則P2狀態(tài)“低/高”直接通至輸出Uout。
大量可能使用的列出的邏輯應(yīng)用意味著XOR門(mén)與相位調(diào)節(jié)電路，特別是延遲鎖相環(huán)DLL相連具有特別重大的意義。
按照本發(fā)明此OEP-XOR門(mén)電路在光學(xué)系統(tǒng)中提供完全是新的任選方法如特別快速的數(shù)字式非相干光-光混合器，用于非相干光-光PLL和DLL，特別在數(shù)字式相位調(diào)節(jié)電路中。
OEP邏輯結(jié)構(gòu)特別適用于OE接口區(qū)。進(jìn)一步處理步驟如以一般方式使用觸發(fā)器結(jié)構(gòu)在當(dāng)前是很經(jīng)濟(jì)的。
按照本發(fā)明，然而還有此可能性，通過(guò)合適地?cái)U(kuò)展帶有簡(jiǎn)單或相互的電和/或光反饋的OEP-OR門(mén)來(lái)配備快速的光學(xué)OEP觸發(fā)器電路OEP-FF，可以雙穩(wěn)態(tài)(D-FF，JK-FF)，單穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)觸發(fā)形式可實(shí)行各種已知的歐姆和/或電容反饋的變種，或作為肖特基觸發(fā)器。在低成本范圍內(nèi)使用的例子是OE傳感器系統(tǒng)，光學(xué)發(fā)送器或顯示器和OE接口，特別是在聚合物電子基礎(chǔ)和OLED基礎(chǔ)上可打印的可光學(xué)寫(xiě)入和可光學(xué)讀出的標(biāo)簽。
按照本發(fā)明除了快速轉(zhuǎn)換任選項(xiàng)外，除了邏輯功能和相互的部分反饋的互連任選項(xiàng)外，OEP允許非?？焖俚剡M(jìn)行信號(hào)波混合和相關(guān)，特別是光信號(hào)與電信號(hào)。
有關(guān)數(shù)字式調(diào)制信號(hào)，混合和相關(guān)是指一對(duì)調(diào)制電壓以推挽關(guān)系在調(diào)制狀態(tài)MZP和MZN之間轉(zhuǎn)換。按照本發(fā)明，單個(gè)OEP或成雙OEP可作為在至少一組調(diào)制電極上和至少較佳調(diào)制的信號(hào)波P＝P0+P(t)具有直流分量P0和交變分量P(t)的至少一對(duì)調(diào)制電壓的混合器和相關(guān)器工作。
在此情況下，在理想的狀況中，讀出電流分別以100％加以調(diào)制，同時(shí)IA＝IA0+IA(t)和IAS＝IA1+IA2＝IAS0+IAS(t)和由調(diào)制電壓UMa＝UMao+uma(t)和UMb＝UMbo+umb(t)，同時(shí)最好分別為uma(t)≡Umb(t)和UM1a＝UM1ao+um1a(t)和UM1b＝UM1bo+um1b(t)，最好Um1a(t)＝um1b(t)和UM2a＝UM2ao+um2a(t)和UM2b＝UM2bo+um2b(t)等加以對(duì)稱地調(diào)制，其中讀出電流IA1和IA2的對(duì)稱調(diào)整可在光學(xué)區(qū)中選擇地加以完成和OEP可按照該調(diào)制加以操作，最好在具有正讀出電流的調(diào)制狀態(tài)MZP和具有負(fù)讀出電流的MZN之間。
使用成雙OEP，如利用有線“或”電流讀出，信號(hào)波讀出電流的調(diào)制度(最好具有相等分布的強(qiáng)度分布至部分OEP1和部分OEP2，最大值為100％，同時(shí)IAS＝IA1+IA2和IA1＝IA2)由MZP1/MZN1和MZP2/MZN2的脈沖占空因數(shù)的相反的非對(duì)稱性分別地線性降低至0％，此對(duì)應(yīng)于未調(diào)制零狀態(tài)MZP1/MZN2或MZN1/MZP2和這樣，總的說(shuō)來(lái)對(duì)應(yīng)于零狀態(tài)MZO。
關(guān)于讀出單元的差分讀出最大值，兩部分OEP均以相位相反的關(guān)系和分別與MZN/MZP的互補(bǔ)關(guān)系加以調(diào)制。
為了估算正在求得的混合積，此互連和估算單元VAEH最好具有選擇和濾波性能，如在給定的混合頻率的頻帶中。在許多應(yīng)用中使用混頻過(guò)程如在OE鎖定放大器，OE相位調(diào)節(jié)電路(OE-PLL)中，在結(jié)合短期積分和相關(guān)的激光雷達(dá)的過(guò)渡時(shí)間測(cè)量中和如OE頻率轉(zhuǎn)換器。對(duì)于相關(guān)結(jié)果，混頻積在基帶中確定，最好由短期積分，最好由帶有清0開(kāi)關(guān)的“Miller”積分器來(lái)進(jìn)行。
OEP混頻器和OEP相關(guān)器的特定優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)相應(yīng)的快速調(diào)制源MQ有可能快速轉(zhuǎn)換調(diào)制信號(hào)和調(diào)制狀態(tài)。
特別是由于讀出電流快速并完全地進(jìn)行開(kāi)和關(guān)而進(jìn)入零狀態(tài)MZO，故時(shí)分多路傳輸工作和脈沖串成組傳輸工作可能是有利的。
在光信息傳輸中可有利地實(shí)施新的OEP相關(guān)器，如在大廳和室內(nèi)但也可在相對(duì)小的儀器裝置外殼中漫射的自由空間通信中，在一般和微系統(tǒng)技術(shù)的光學(xué)連接技術(shù)和所謂光學(xué)后板作為多層布線補(bǔ)充中和在線約束的光網(wǎng)絡(luò)中，如自動(dòng)化部分中聚合物纖維LAN。在這方面，通過(guò)MSM-OEP方法在輸出上有可能是相對(duì)高的帶寬和位速率。
通過(guò)如MSM結(jié)構(gòu)的小的阻擋層電容而得出的讀出電流，其歐姆輸入較低和低度串?dāng)_的調(diào)制信號(hào)可使積分時(shí)間短，這樣位速率就高。
由于在此類網(wǎng)絡(luò)中碼，相位和時(shí)分多路傳輸工作(CDMA和TDMA)和進(jìn)一步的多路傳輸方法，根據(jù)在接收節(jié)點(diǎn)中相關(guān)和非相關(guān)平衡采樣特性，信道數(shù)可提高至100以上。其原因是，那些與調(diào)制信號(hào)不相關(guān)的信號(hào)波幾乎全部抑止。
按照本發(fā)明的方法又一布局中，對(duì)于不知道的信號(hào)波，使用有關(guān)OEP的合適的調(diào)制信號(hào)可獲得相關(guān)處理，其中信號(hào)波首先在通入OEP接收裝置之前由最好集成于OEP系統(tǒng)的一個(gè)附加調(diào)制裝置馬上進(jìn)行合適的調(diào)制，此種調(diào)制與OEP調(diào)制是有一給定的關(guān)系。
此目的例如是用于熱成象的高靈敏度和低費(fèi)用的檢測(cè)。一般熱成象攝影機(jī)工作約在3-10μm波長(zhǎng)范圍，采用相應(yīng)的合適的半導(dǎo)體材料和如冷卻是用液氮以抑止檢測(cè)器的嚴(yán)重的熱噪聲。
除了在快速M(fèi)SM技術(shù)中加以實(shí)施外，根據(jù)有關(guān)的各個(gè)頻譜的目標(biāo)，按照本發(fā)明的OEP象素的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)是由許多半導(dǎo)體材料和技術(shù)來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的，如在Si雙極技術(shù)中(最好金屬條結(jié)構(gòu)在此情況下如將n+陰極條覆蓋在P--硅上。對(duì)遠(yuǎn)紅外范圍和對(duì)熱輻射范圍，可能使用如銦銻化物InSb和HgCaTe。當(dāng)暗電流基本上如由狀態(tài)MZP和MZN之間矩形調(diào)制通過(guò)相關(guān)的平衡采樣(CBS)的作用而加以抑止時(shí)，甚至于不用費(fèi)錢(qián)的冷卻法，就可取得高靈敏度。為此，當(dāng)記錄圖象時(shí)，如使用旋轉(zhuǎn)的限幅器盤(pán)或微鏡陣列(數(shù)字式鏡裝置)，入射信號(hào)波在同樣相位和頻率上按調(diào)制過(guò)程的時(shí)標(biāo)受到矩形調(diào)制。
用于熱輻射范圍的OEP接收機(jī)材料可使其有可能提供一種OEP熱輻射雷達(dá)，并有可調(diào)制的熱輻射器如量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)。
本發(fā)明又一布局提供提高OEP接收裝置的靈敏度的方法和實(shí)行此方法的裝置。
除了已知的和討論過(guò)的提高靈敏度級(jí)的可能方法，如信號(hào)波的頻譜濾波和相關(guān)平衡采樣等等之外，有可能連接OEP接收表面的上游，最好包含OEP線或OEP矩陣，圖象放大器單元用于放大信號(hào)波強(qiáng)度和/或用于信號(hào)波的頻譜轉(zhuǎn)換。
按照本發(fā)明方法提供信號(hào)波首先在光電流空間的橫截面轉(zhuǎn)換至相應(yīng)的電子電流橫截面，其方法是最好通過(guò)光陰極直接或間接如通過(guò)閃爍器層以達(dá)到X射線范圍。
在真空中，OEP表面結(jié)構(gòu)最好直接置于作為并行表面的光陰極表面的對(duì)面，同時(shí)處于正陽(yáng)極電位。這樣，在光陰極真空側(cè)的由信號(hào)波觸發(fā)的光電子經(jīng)受相應(yīng)于由UA所限定如10至1000伏的電位差的加速效應(yīng)，它可以簡(jiǎn)單形式加以控制或調(diào)節(jié)。電離作用和在敏感區(qū)3中載流子對(duì)的形成由eUA入射電子增加的能量予以提升幾乎相應(yīng)的量。在此情況下，OEP原理的工作模式從光子的信號(hào)波擴(kuò)展至加速電子或β射線。
用此方法可獲得非常高的靈敏度，同時(shí)，非相關(guān)信號(hào)波的高度抑止允許許多不同的測(cè)量方法如，在醫(yī)學(xué)專業(yè)中改進(jìn)的紅外和X射線的層折攝影法，在這方面，OEP陣列的高時(shí)間分辨率用快速紅外源或X射線源調(diào)制允許其自己或組合的傳遞時(shí)間層折攝影法。
在本發(fā)明又一布局中，通過(guò)電子倍增程序進(jìn)一步提高OEP靈敏度級(jí)，上述程序是在光陰極和OEP接收表面之間實(shí)施的。
為此，現(xiàn)設(shè)置如光電倍增器陣列，最好是微信道板MCP，最好表面外形與光陰極和OEP接收表面相同，其OEP結(jié)構(gòu)前側(cè)金屬化處在第一陽(yáng)極電位。相對(duì)于第一陽(yáng)極在微信道板后面的第二陽(yáng)極電位通過(guò)MCP電壓如1000伏加速微信道內(nèi)的電子，因此取得二次電子倍增，約有1000倍電流放大效果。OEP的表面結(jié)構(gòu)是在如10->1000伏的第三陽(yáng)極電位，故能通過(guò)光電子能量進(jìn)一步可調(diào)節(jié)放大，可具有達(dá)到1000倍電流放大效果。
此類OEP紅外圖象放大器或OEP X射線圖象放大器占有空間極小，而取得極大的放大效果，并還有定時(shí)選擇和干擾輻射抑止的優(yōu)點(diǎn)。在調(diào)制的OEP-3D圖象放大器攝影機(jī)的形式中，根據(jù)本發(fā)明此方法可取得以公里計(jì)區(qū)域范圍，如有可能應(yīng)用于空氣數(shù)據(jù)測(cè)量和在空中，空間和海上旅行。
在本發(fā)明又一布局中以激光雷達(dá)原理為基礎(chǔ)的距離測(cè)量在綜合模式的工作中或作為一個(gè)綜合裝置中能有利于與橫向速度測(cè)量相結(jié)合。
在此情況下，OEP陣列可臨時(shí)地按在時(shí)域中一種類似象素或空間并行相關(guān)按收配置的模式和臨時(shí)地按在位置域中一種時(shí)間并行的相關(guān)接收配置的模式來(lái)工作。前者有利于適用距離測(cè)量和通過(guò)表面反向反射信號(hào)波的回波過(guò)渡時(shí)間首先導(dǎo)出其正交速度測(cè)量Vrad，而后者有利于適用該表面的已知的橫向速度測(cè)量Vlat(Vx，Vy)。
每個(gè)OPE象素的時(shí)間相關(guān)可實(shí)現(xiàn)入射信號(hào)波濾波和時(shí)域和頻率域方面的測(cè)量，利用已知傳播速度，還可測(cè)量象素深度。
按照本發(fā)明，OEP矩陣實(shí)現(xiàn)如具有穩(wěn)定MZP和MZN狀態(tài)的測(cè)試圖型或加權(quán)圖型的隨機(jī)地面圖象的入射信號(hào)波的橫向空間關(guān)系或以連續(xù)步驟濾波和在位置域和位置頻率域的測(cè)量。在這方面地面圖象信號(hào)波P(x，y)或其2D傅里葉轉(zhuǎn)換P(fx，fy)在時(shí)間ti時(shí)與測(cè)試圖型的加權(quán)G(x，y)是相關(guān)的，如通過(guò)位置域?yàn)镻(x，y)**G(-x，-y)的規(guī)則OEP矩陣，或按照P(fx，fy)×G*(fx，fy)通過(guò)2D傅里葉轉(zhuǎn)換相乘于位置頻率域中。
按照本發(fā)明，通過(guò)轉(zhuǎn)換OEP功能和特定估算所建議的二種任選方法具有同樣的OEP陣列，并且此任選方法可結(jié)合于“地面上運(yùn)動(dòng)”O(jiān)EP傳感器，這對(duì)如道路交通安全具有重大的意義。
例如根據(jù)OEP矩陣，可實(shí)現(xiàn)3種工作方式1、OEP 3D攝影機(jī)工作方式，進(jìn)行空間深度測(cè)量如許多有關(guān)PMD-3D攝影機(jī)的出版物中所述那樣，和可用3D-OEP攝影機(jī)有利地加以實(shí)現(xiàn)；2、一種可調(diào)節(jié)的狀態(tài)可控制的零電路的方式，用于脈沖串操作，從功率經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，它可以最佳化；3、矢量的橫向速度測(cè)量。
有關(guān)第三種工作方式，采用的基本出發(fā)點(diǎn)是如最初就行程X方向?yàn)闄M向的OEP條圖型或垂直于它的條圖型或一種OEP棋盤(pán)圖型作為測(cè)試圖型，其中如MZN狀態(tài)中的所有光條或光區(qū)域提供一種關(guān)聯(lián)的正的光電流，同時(shí)MZN狀態(tài)中暗區(qū)域提供一種負(fù)的光電流。讀出電流按推挽關(guān)系相對(duì)于待測(cè)的速度方向而加以組合，并在OEP棋盤(pán)圖型中分為兩個(gè)方向。濾波是按照其說(shuō)明在二維位置濾波器或位置頻率濾波器的表面上來(lái)完成的，同時(shí)具有成象的OEP邊緣長(zhǎng)度Dx和Dy為此圖型周期的一半，和關(guān)于fDx和fDy頻譜分量，檢測(cè)到的地面圖象的相應(yīng)的位置頻率fDx＝1/2DX和fDy＝1/2Dy。在沒(méi)有橫向運(yùn)動(dòng)條件下，功率密度的幅值A(chǔ)x和Ay分別在這些位置頻率上測(cè)得。
在3D-OEP攝影機(jī)以橫向工作狀態(tài)如在照明的地面上運(yùn)動(dòng)的情況下，相位或幅度以亮一暗交替地變化，持續(xù)期為T(mén)t＝2D/V，時(shí)間頻率f1＝1/Tt。它提供正在尋求的速度如運(yùn)載工具速度的縱向的矢量分量和橫向分量Vx＝2Dx/Ttx＝ftx/fDx和Vy＝2Dy/Tty＝fty/fDy因?yàn)镺EP象素的圖象邊緣長(zhǎng)度D取決于間隔，在3D攝象機(jī)的光學(xué)標(biāo)度因子上，所以還要間歇地增加距離測(cè)量或至少利用OEP矩陣部分，并按照本發(fā)明可以連續(xù)地以時(shí)分多路傳輸模式或以并行關(guān)系的空間多路傳輸模式來(lái)加以實(shí)施。
在本發(fā)明又一布局中，關(guān)于車輛方面，更可取的是在車輛外圍部件，尤其在外鏡和在重型貨車的減震器情況中-也用于與速度有關(guān)的自動(dòng)阻尼調(diào)節(jié)等方面建議使用本發(fā)明這種OEP雙功能傳感器。
就“陸地上運(yùn)動(dòng)”O(jiān)EP傳感器的綜合利用而言，它同時(shí)也可提供以3D陸地?cái)z影機(jī)方式以監(jiān)控所述車輛的各個(gè)側(cè)面。
建議采用較大鏡表面和容積的外鏡用于至少1個(gè)背向觀察的3D攝影機(jī)以監(jiān)控交通中所謂盲點(diǎn)和用于1個(gè)正向測(cè)量的3D攝影機(jī)。“盲點(diǎn)”3D攝影機(jī)的發(fā)射和接收信號(hào)波最好在紅外范圍內(nèi)和理想地在可見(jiàn)距離內(nèi)是透明的鏡表面來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明又一布局中，建議一種OEP測(cè)量方法，它有利地適用于在分析化學(xué)和生物物質(zhì)中測(cè)量特定躍遷時(shí)間，尤其是馳豫時(shí)間。OEP物質(zhì)分析的主要方法及實(shí)行此方法的裝置可與OEP-3D攝影機(jī)的應(yīng)用相比較。將要分析的材料，物質(zhì)等等由發(fā)射機(jī)加以照射，調(diào)制最好是正弦波方式和至少1個(gè)角頻率ω，它適用于正在調(diào)查的給定的量子躍遷的馳豫時(shí)間和在至少1個(gè)頻譜范圍λ內(nèi)，它適用激勵(lì)那些能量躍遷。此材料受激于如紫外線范圍內(nèi)的λuv，則其與在ω上響應(yīng)相應(yīng)的正弦反射或傳輸，1、根據(jù)其各自螢光性能，它能由相位φ＝ωT或在飛秒至毫秒的寬范圍內(nèi)的過(guò)渡時(shí)間τ加以延遲和2、在其他一般較低頻譜范圍的信號(hào)波，載流子經(jīng)過(guò)背散射或它在給定的量子躍遷區(qū)中在傳輸方面具有頻譜吸收區(qū)或線。
一種尺寸的OEP陣列較佳地服務(wù)于λ上反向散射的或傳送的信號(hào)波的成象頻譜分解，而另一種尺寸OEP陣列服務(wù)于并行測(cè)量許多材料試樣，如沿著采樣線。
使用OEP陣列所尋求的頻譜線和馳豫時(shí)間τ＝φ/ω的組合可大大地推進(jìn)快速和精確的物質(zhì)分析，特別是在時(shí)間分辨頻譜分析。
參照附圖從較佳實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)，特征和可能的應(yīng)用均將一覽無(wú)遺，其中

圖1示出單個(gè)OEP器件，其包含一個(gè)讀出電極互連組和兩個(gè)各自互連的調(diào)制電極組。
圖2圖示說(shuō)明類似于圖1中單個(gè)OEP的成雙OEP，但具有下游連接的讀出單元的電路配置。
圖3示出4象限方式的4重OEP結(jié)構(gòu)的圖示說(shuō)明。
圖4示出OEP傳感器系統(tǒng)或單一通信系統(tǒng)的方塊電路圖。
圖5示出復(fù)雜的OEP通信系統(tǒng)特別用于自由空間通信的方塊電路圖。
圖6示出在OEP基礎(chǔ)上的路由器或光切換單元的方塊電路圖。
圖7示出OEP接口元件和圖8示出用于非常高的靈敏度以及具有圖象放大的OEP結(jié)構(gòu)。
圖1示出敏感于信號(hào)波的器件3的表面，有規(guī)則復(fù)蓋著同樣的調(diào)制電極Ma和Mb，在它們各自之間放置各個(gè)讀出電極A。盡可能分布平均的一信號(hào)波P(t)在調(diào)制和讀出區(qū)產(chǎn)生載流子，并在電極之間加以標(biāo)識(shí)。調(diào)制電極由在具有相關(guān)的調(diào)制電壓UMa和UMb的終端MKa和MKb處由調(diào)制源MQ加以調(diào)制，這樣來(lái)影響讀出端AK處的讀出載流子電流IA的分布和方向。通過(guò)低歐姆讀出單元VAEH，此讀出電壓UAK最好選擇為零或地電壓。通過(guò)調(diào)制源MQ的輸入終端MQK可預(yù)測(cè)的清楚定義的調(diào)制狀態(tài)首先是由MZP識(shí)別的狀態(tài)，具有最大正電流狀態(tài)IAmax，其次是MZN，具有最大負(fù)電流狀態(tài)IA min和第三是補(bǔ)償或零狀態(tài)，具有IA＝O。
使用此圖示的單個(gè)OEP，可獲得調(diào)制狀態(tài)MZO，同時(shí)IA＝O的零電路，其中調(diào)制電壓的非對(duì)稱性涉及短路連接的讀出電極之間的電流均衡。這里為了制圖原因，現(xiàn)選擇二組調(diào)制電極的最大交錯(cuò)，但在實(shí)際上不需要用如50至100條電極。
此外，借助互連和讀出單元VAEH的虛線擴(kuò)展，圖1使其更清楚，即在單個(gè)OEP情況下，通過(guò)電流和互連的方法在OEP器件上在進(jìn)一步信號(hào)處理以前會(huì)產(chǎn)生影響各種讀出電流的OEP原來(lái)互連。
如圖2所示，把OEP結(jié)構(gòu)分成二部分OEP，所謂成雙OEP也可取得原則上同樣的性能。在這方面采納的基本起始點(diǎn)最初是功率分配均勻的單個(gè)信號(hào)波P(t)。由有線“或”電路WOR在相應(yīng)的讀出端AKS可以組合電流的和。由于兩部分OEP1和OEP2電流的調(diào)制是在同一方向或相反方向，所以它們的和從Imax通過(guò)零至Imin可加以控制。
兩個(gè)電流IA1和IA2可分別從互連和讀出單元VAEH分別讀出-如圖2所示，另一種方法是代替有線“或”讀出WOR-通過(guò)具有2個(gè)運(yùn)算放大器V的Miller積分器。這相應(yīng)于電流減法的作用和使用組合MZP1/MZP2或MZN1/MZN2，所取得的結(jié)果是零狀態(tài)MZO。
在這種情況下必然發(fā)生的共模分量對(duì)讀出電容CA1和CA2充電，并在運(yùn)算放大器V的延遲時(shí)間后，Miller電容器Cf1和Cf2在同樣的方向，因而不涉及推挽輸出電壓ΔUA的失真，但它卻對(duì)估算如光電信號(hào)的相關(guān)函數(shù)或邏輯互連有意義。
然而，此種穩(wěn)定狀態(tài)也還造成電流共模過(guò)激勵(lì)結(jié)果。通過(guò)周期性地復(fù)位Miller電容Cf1和Cf2開(kāi)關(guān)RS根據(jù)OEP電路各自模式的工作可避免這種狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明通過(guò)專用電路可安全地和足夠地避免共模過(guò)激勵(lì)，其方法是通過(guò)Rev-Rev電橋電路只取出輸出側(cè)共模分量UBV并通過(guò)R1和R2反饋關(guān)系以放大形式將其作為補(bǔ)償電流饋入于2個(gè)放大器輸入AK1和AK2。在此反饋電路中，控制參數(shù)Uev的放大和在終端AK1和AK2的補(bǔ)償對(duì)稱電流的饋入可由下列方法加以實(shí)現(xiàn)1、通過(guò)電路GKV2，在輸出端G1上一種可控制的電壓源VUev；或2、通過(guò)電路GKV3，一種可控制的電流源SUev；3、高度對(duì)稱的反饋和電流分流可通過(guò)FET差動(dòng)放大器作為柵一基放大器GBV來(lái)完成，GBV理想的是微電子化，集成于非常小的空間，節(jié)省了R1和R2，并有利地具有電流放大作用，它可通過(guò)相等的柵極電壓UGa和UGb，通過(guò)共模電壓源Uev的內(nèi)阻Rev/2和通過(guò)FET梯度來(lái)設(shè)置。
調(diào)制信號(hào)對(duì)讀出電極的電容串?dāng)_可在2個(gè)終端K1和K2上通過(guò)在CK1和CK2上的合適的推挽信號(hào)來(lái)加以補(bǔ)償。
圖3圖示了4重OEP的平面圖，它能替代單個(gè)OEP和成雙OEP的功能，并可靈活地使用于4倍，2倍和1倍測(cè)量。此外，決定相關(guān)函數(shù)的相位的工作是在一個(gè)過(guò)程中通過(guò)并行測(cè)量來(lái)執(zhí)行的-如在正弦信號(hào)情況下的IQ測(cè)量。相鄰的指狀結(jié)構(gòu)的正交取向有利于造成減小串?dāng)_的結(jié)果。
圖4是方塊電路圖，示出以在這兒表示的OED線或OEP矩陣的成雙OEP為例的OEP傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
光學(xué)信號(hào)源SQ通過(guò)具有選擇性延遲ΔT或Δ的調(diào)制源MQ來(lái)加以調(diào)制和發(fā)射信號(hào)波Ps(t)。如，在螢光光譜學(xué)中它可激勵(lì)試樣或在激光雷達(dá)情況下照明3D情景。接收到的信號(hào)波P(t)＝P1(t)P2(t)是由與信號(hào)源調(diào)制有關(guān)的合適的調(diào)制電壓來(lái)解調(diào)。接下來(lái)是處理/互連和評(píng)估單元VAEH，信號(hào)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)SDV和啟動(dòng)器系統(tǒng)ASY?？刂破鱏T提供對(duì)測(cè)量程序的匹配和優(yōu)化。
圖5圖示地示出通過(guò)OEP陣列和LED/激光二極管陣列的兩個(gè)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)用戶的信息交流的方塊電路圖，特別是自由空間通信中的新應(yīng)用，如在空間旅行，在室內(nèi)，車輛，設(shè)備和在光學(xué)透明電路板中，但也可雙向地用于局部聚合物纖維網(wǎng)絡(luò)。發(fā)射機(jī)/接收機(jī)系統(tǒng)TR1通過(guò)LED或激光二極管的光電接口，通過(guò)光束通路8將數(shù)據(jù)以編碼形式通過(guò)主要是漫射的散射至具有多個(gè)OEP接收機(jī)的OEP接口和下游連接的電子系統(tǒng)(EL系統(tǒng))。按照相應(yīng)的應(yīng)用，返回信道通過(guò)發(fā)射機(jī)T2或局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)而直接工作。
圖6圖示地示出由輸入ST1-4或光學(xué)開(kāi)關(guān)單元(光學(xué)交叉連接)控制的路由器方塊電路圖的簡(jiǎn)化形式。此串行輸入數(shù)據(jù)流通過(guò)輸入側(cè)多路分配器DEMUX和通過(guò)并行發(fā)射機(jī)接口ITF至LED或激光二極管或VCSEL陣列，并進(jìn)一步通過(guò)衍射光學(xué)系統(tǒng)以均勻的功率分布至OEP矩陣。待切換的信道結(jié)合是在碼分和時(shí)分多路傳輸過(guò)程中完成的。OEP矩陣的并行輸出經(jīng)過(guò)并行接收機(jī)接口RIF至輸出側(cè)多路傳輸器MUX，用于路由的或切換的數(shù)據(jù)流的主要串行輸出。
圖7圖示地示出新穎的OEP邏輯部件以說(shuō)明如光電接口如何能大大提高速度，又能大大簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
兩個(gè)信號(hào)源SQ1和SQ2耦合信號(hào)波P1和P2，通過(guò)光學(xué)波導(dǎo)LWL至具有OEP1和OEP2的成雙OEP。
輸出電流IA1和IA2由UM1a/b和UM2a/b所控制并放在一起組成IAB。具有正增益和輸出Uout的電流/電壓放大器VR后面是具有IUout1的ABS(雪崩擊穿半導(dǎo)體)和具有Pout的LED/激光二極管。
單個(gè)OEP圖形電路有下列4種功能1、關(guān)于用于調(diào)制狀態(tài)MZ1P/MZ1N的IUout I和Pout，P1和P2通過(guò)XOR進(jìn)行邏輯互連。
2、關(guān)于MZ1P/MZZP通過(guò)OR對(duì)P1和P2進(jìn)行行間連接(interlined)。
3、當(dāng)P1和P2“高”時(shí)，邏輯狀態(tài)UM2a/b能很快地以純光學(xué)方式讀出如Pout。
4、當(dāng)P1“高”且調(diào)制狀態(tài)為UM1P/UM2P時(shí)，P2狀態(tài)可采用純光學(xué)方式通過(guò)直接到達(dá)Uout和可寫(xiě)入于如存儲(chǔ)器。
圖8示出可以提高OEP原理的靈敏度的方法。在第一實(shí)施例中沒(méi)有示出微信道板MCP，OEP圖象放大器包含左側(cè)光陰極，信號(hào)波P(t)入射在此陰極上。在光陰極真空一側(cè)有光子入射圖象作為電子流出，由于在OEP接收表面上具有足夠的正電壓，它相對(duì)于陰極可起到正陽(yáng)極作用，電極在光敏區(qū)3以相應(yīng)的高能量級(jí)eUA碰撞。能量的提高導(dǎo)致對(duì)的形成相應(yīng)提高，從而提高靈敏度級(jí)。
由于微信道板MCP插入，如所示，則采用合適的工作電壓，靈敏度可進(jìn)一步提高。
圖8右面部分圖示地示出象素結(jié)構(gòu)圖。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)和/或處理信號(hào)波的方法，其中一敏感于信號(hào)波的器件產(chǎn)生載流子從而在至少一個(gè)讀出電極中引發(fā)信號(hào)電流，其中設(shè)有至少兩個(gè)調(diào)制電極，至少一個(gè)調(diào)制電極的設(shè)置在空間上接近至少一個(gè)讀出電極，而另一個(gè)調(diào)制電極在空間上接近同一個(gè)讀出電極或另一個(gè)讀出電極，其方法是，根據(jù)各個(gè)調(diào)制電極的調(diào)制電壓符號(hào)，流過(guò)相關(guān)的讀出電極的電流是正的或負(fù)的，其特征在于采用相對(duì)彼此可自由選擇的電壓幅度和/或相位關(guān)系來(lái)調(diào)制這些調(diào)制電極，其中由兩個(gè)調(diào)制電極的調(diào)制電壓所產(chǎn)生的讀出電流是加性耦合的。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于相對(duì)于讀出電極的調(diào)制電極的空間排列和/或調(diào)制電壓的電壓幅度是如此選擇的，即，利用調(diào)制電壓的相反符號(hào)，相加的讀出電流彼此互相抵消。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于調(diào)制電壓之一是恒定電壓，而另一個(gè)具有可自由選擇的交變符號(hào)。
4.按照權(quán)利要求1至3的方法，其特征在于調(diào)制電壓的幅度是可變的。
5.按照權(quán)利要求1至4的方法，其特征在于由不同的信號(hào)波在分開(kāi)的元件上所產(chǎn)生的多個(gè)不同的信號(hào)電流要組合在一起，特別是加在一起。
6.按照權(quán)利要求1至5的方法，其特征在于信號(hào)波也要調(diào)制，且調(diào)制電極的調(diào)制與信號(hào)波的調(diào)制具有意義明確的關(guān)系。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于讀出電極和調(diào)制電極用作為PMD元件，在兩個(gè)調(diào)制電極處在同相關(guān)系時(shí)，經(jīng)歷調(diào)制電壓符號(hào)的快速變化，而讀出電流至少在一個(gè)這樣的周期上進(jìn)行積分。
8.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于讀出電極和調(diào)制電極是通過(guò)交替地改變調(diào)制信號(hào)的相位和/或幅度關(guān)系或并行如PMD元件和/或OEP元件而工作的，其中由空間上交替調(diào)制狀態(tài)MZP和MZN而可選擇性工作的OEP器件陣列完成信號(hào)波的圖形分析或位置頻率分析。
9.按照權(quán)利要求1至8的方法，其特征在于各個(gè)讀出電極的讀出信號(hào)的互連包括尤其是加法，減法或用可變化地調(diào)節(jié)的相位關(guān)系和邏輯互連AND，OR，XOR和它們?nèi)∝?fù)的加法。
10.按照權(quán)利要求1至9之一的方法，其特征在于最好基板摻雜程度較低的光電處理器OEP通過(guò)由3種相對(duì)比的調(diào)制電壓狀態(tài)的控制提供3個(gè)相關(guān)的讀出電流狀態(tài)，第一調(diào)制狀態(tài)MZP(UMaP，UMbP)，具有正的較佳最大值讀出電流IAP，第二調(diào)制狀態(tài)MZN(UMaN，UMbN)，具有負(fù)的較佳最小值讀出電流IAN和第三調(diào)制狀態(tài)MZO(UMaP，UMbN)或MZO(UMaN，UMbP)，分別具有變?yōu)榱愕淖x出電流IAO＝0。
11.按照權(quán)利要求1至10之一的方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)讀出電流的積分和其中實(shí)現(xiàn)積分的讀出電流或讀出電荷QS的零轉(zhuǎn)換，并且最好在電荷QS進(jìn)行零轉(zhuǎn)換之后再產(chǎn)生兩個(gè)調(diào)制狀態(tài)MZP和MZN的高頻對(duì)稱的轉(zhuǎn)換。
12.按照權(quán)利要求1至11之一的方法，其特征在于OEP條狀結(jié)構(gòu)具有雪崩半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，使用快速電子的電離效應(yīng)或連接至電子倍增器，在倍增器中特別是由信號(hào)波產(chǎn)生的載流子或讀出電流通過(guò)倍增予以放大，一方面通過(guò)半導(dǎo)體基板中合適偏置的pn-或“肖特基”結(jié)的雪崩作用，其特征在于調(diào)制電壓最好在幅度方面加以調(diào)節(jié)，又通過(guò)光陰極的上游連接和通過(guò)微信道板或光電倍增器在真空中的光電子二次電子倍增，其特征在于電子圖象首先逆轉(zhuǎn)換成光圖象或由OEP結(jié)構(gòu)直接讀出，其特征在于在后者情況下，OEP基板中高能量電子的二次光效應(yīng)涉及到大量載流子倍增。
13.按照權(quán)利要求1至11之一的方法，其特征在于對(duì)光陰極的光電子加速圖象成形直接在OEP表面上，不需用微信道板，且由于電離作用和載流子的產(chǎn)生允許可以容易地由加速電壓來(lái)調(diào)節(jié)的高級(jí)放大。
14.用于檢測(cè)和處理信號(hào)波的裝置，具有對(duì)信號(hào)波敏感的器件OEP和其中信號(hào)波產(chǎn)生載流子，和至少一個(gè)讀出電極(AK)連接至器件的載流子區(qū)域，其中至少設(shè)有2個(gè)調(diào)制電極(Mka，MKb)，它們中間至少1個(gè)設(shè)置于空間上相近至少1個(gè)讀出電極(AK)，而另1個(gè)于空間上相近同一個(gè)讀出電極(AK)或另一個(gè)讀出電極(AK2)，其特征在于調(diào)制電極相對(duì)于1個(gè)讀出電極或多個(gè)讀出電極來(lái)安置，其方法是，根據(jù)各個(gè)調(diào)制電極的調(diào)制電壓的符號(hào)，電流流經(jīng)相關(guān)的讀出電極是正的或負(fù)的，和設(shè)有至少1個(gè)裝置，通過(guò)此裝置可自由地設(shè)定兩個(gè)調(diào)制電壓的相對(duì)相位關(guān)系和/或電壓幅度。
15.按照權(quán)利要求14的裝置，其特征在于光電敏感器件是一種光敏感半導(dǎo)體材料。
16.按照權(quán)利要求14的裝置，其特征在于光敏器件是一種光陰極，在至少單個(gè)OEP或雙個(gè)OEP結(jié)構(gòu)中設(shè)有相對(duì)于合適設(shè)計(jì)的讀出電極的調(diào)制電極，這些調(diào)制電極適于在真空中進(jìn)行光電子調(diào)制工作，其中讀出電極最好備有上游連接的二次電子倍增裝置，最好是微信道板元件形式，和其中讀出電流由陽(yáng)極讀出結(jié)構(gòu)或由適合的改裝的CCD或CMOS或MSM照相機(jī)芯片結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行讀出。
17.按照權(quán)利要求要求14和15之一的裝置，其特征在于讀出和調(diào)制電極是金屬半導(dǎo)體點(diǎn)觸或“肖特基”二極管。
18.按照權(quán)利要求要求14至17之一的裝置，其特征在于讀出電極(AK，AK1，AK2)和至少1個(gè)相應(yīng)調(diào)制電極(Mka)成梳狀相互連接，其中讀出電極連接以同樣方式設(shè)計(jì)的另一個(gè)讀出電極，它與第二調(diào)制電極(MKb)成梳狀相互連接。
19.按照權(quán)利要求要求14至18之一的裝置，其特征在于多個(gè)相互獨(dú)立的讀出電極和相關(guān)的調(diào)制電極配置于一個(gè)陣列中。
20.按照權(quán)利要求14至19之一的裝置，其特征在于設(shè)有用于調(diào)制信號(hào)波或(多個(gè))信號(hào)波的裝置。
21.按照權(quán)利要求14至20之一的裝置，其特征在于OEP結(jié)構(gòu)是PLL或DLL電路的方式，更具體地說(shuō)最好是陣列方式，如在路由器中，和/或設(shè)有PLL或DLL輸入電路用于檢測(cè)信號(hào)調(diào)制或編碼和使調(diào)制電極的調(diào)制頻率和調(diào)制相位適應(yīng)信號(hào)波調(diào)制。
22.按照權(quán)利要求14至21之一的裝置，其特征在于光電處理器OEP的條狀調(diào)制和讀出電極是由金屬電極如肖特基接觸件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，最好其寬度為0.1至5μm，在適于信號(hào)波的光敏半導(dǎo)體基板3上，最好是高歐姆(p-)-或(n-)-基板或高歐姆(p-)-或(n-)外延層，最好具有大約相同于多重寬度的中間間隔和最好厚度適于信號(hào)波的滲透深度，其中基板3最好是處于自由電位(浮動(dòng)基板)。
23.按照權(quán)利要求14至22之一的裝置，其特征在于條狀調(diào)制電極M和讀出電極A是由(n+)-和(p+)-條或溝道來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如寬度約為0.1至5μm范圍，在適于信號(hào)波的敏感的半導(dǎo)體基板上或外延層3，最好內(nèi)在地分別導(dǎo)通至高歐姆(p-)-或(n-)-基板，它最好由條狀電極形式阻塞PN結(jié)，此PN結(jié)具有深度延伸的空間電荷區(qū)和最好有大約相同于多重寬度的中間間隔。
24.按照權(quán)利要求14至23之一的裝置，其特征在于在每種情況下，電極M和/或A最好由適合寬度的絕緣屏蔽金屬電極來(lái)覆蓋，并且是最好電容性耦合至調(diào)制源，其中M屏蔽金屬電極和A屏蔽金屬電極最好連接至推挽調(diào)制源。
25.按照權(quán)利要求要求14至24之一的裝置，其特征在于具有內(nèi)含的讀出電流互連的單個(gè)OEP的讀出單元VAEH涉及至少兩個(gè)調(diào)制電壓或互連的影響區(qū)域而多重OEP的讀出單元VAEH是在低歐姆電流讀出電路的輸入側(cè)的形式。
26.按照權(quán)利要求要求14至25之一的裝置，其特征在于部分OEP的電流讀出電路是個(gè)別地或組合地處于對(duì)應(yīng)于有線“或”原理的直接電流相加的形式，最好接下來(lái)有單個(gè)Miller積分器用于相關(guān)應(yīng)用或其中如兩部分OEP由差分Miller積分器來(lái)讀出，就有線“或”相加而言，其中調(diào)制電壓極性要考慮到這些調(diào)制狀態(tài)MZP(正/負(fù))，MZN(負(fù)/正)和MZO(都是正或都是負(fù))。
27.按照權(quán)利要求要求14至26之一的裝置，其特征在于OEP結(jié)構(gòu)或OEP功能性是由金屬電極(ME)-pn技術(shù)或“肖特基”技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)半導(dǎo)體基板3適合于信號(hào)波的波長(zhǎng)范圍如，Si，最好是CMOS技術(shù)，GeSi量子阱結(jié)構(gòu)，GaAs，InGaAsP，InSb，HgCdTe等等作為較佳高歐姆n-基板或P-基板。
28.按照權(quán)利要求14至27之一的裝置，其特征在于從調(diào)制電極至讀出電極和至讀出終端AK的高頻調(diào)制信號(hào)的電容性串?dāng)_通過(guò)使用合適的推挽電壓進(jìn)行合適的電容性補(bǔ)償予以抑止。
29.按照權(quán)利要求14至28之一的裝置，其特征在于成雙或4重OEP被擴(kuò)大至尺寸為M×N的OEP矩陣，其中M和N是大于1的整數(shù)。
30.按照權(quán)利要求14至29之一的裝置，其特征在于讀出電極組如在讀出端AK上具有有關(guān)接地的電容CA并最好連接至互阻抗放大器，具有歐姆互阻抗用于邏輯和混頻應(yīng)用和電容互阻抗作為Miller積分器用于相關(guān)應(yīng)用，其中后者電路有至少一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)，和其中最好是同樣的終端AK通過(guò)合適的電容CK加以連接用于補(bǔ)償調(diào)制電極對(duì)讀出電極的串?dāng)_至一與相應(yīng)的調(diào)制電壓是互補(bǔ)的電壓。
31.按照權(quán)利要求14至30之一的裝置，其特征在于OEP結(jié)構(gòu)在入射信號(hào)波的一側(cè)上敷有防反射鍍層和最好相對(duì)于部分的OEP具有微透鏡，并最好在反面一側(cè)設(shè)有反射層，而信號(hào)源SQ和OEP接收裝置各自設(shè)有合適的光學(xué)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及檢測(cè)和/或處理信號(hào)波的方法，此信號(hào)波在一敏感于此信號(hào)波的器件中產(chǎn)生載流子，上述載流子引發(fā)出在至少1個(gè)讀出電極中的信號(hào)電流。至少設(shè)有兩個(gè)調(diào)制電極，至少1個(gè)調(diào)制電極置于至少1個(gè)讀出電極的附近或另1個(gè)讀出電極的附近，其方式是，根據(jù)各自調(diào)制電極的調(diào)制電壓的極性符號(hào)，流經(jīng)相關(guān)的讀出電極的電流是正的或負(fù)的。本發(fā)明又涉及檢測(cè)和處理信號(hào)波的裝置。上述裝置包含對(duì)信號(hào)波敏感的OEP器件，在此器件中信號(hào)波產(chǎn)生載流子和至少1個(gè)讀出電極(AK)連接于該器件的載流子區(qū)域內(nèi)。至少設(shè)有2個(gè)調(diào)制電極(Mka，MKb)，至少其中一個(gè)調(diào)制電極置于至少1個(gè)讀出電極(AK)附近，而另一個(gè)可置于同一個(gè)讀出電極(AK)或另一個(gè)讀出電極(AK2)附近，本發(fā)明目的是提供一種方法和裝置，能按邏輯地?cái)?shù)字或模擬方式把各種光信號(hào)和/或電信號(hào)進(jìn)行互連或通過(guò)掃描(時(shí)間間隔測(cè)量)檢測(cè)光信號(hào)的過(guò)程。為此，調(diào)制電極以相對(duì)地自由地可選擇的電壓幅度和/或相位關(guān)系來(lái)加以調(diào)制。從而由兩個(gè)調(diào)制電極的調(diào)制電壓所產(chǎn)生的讀出電流進(jìn)行加性地耦合。此發(fā)明裝置其特征在于此調(diào)制電極相對(duì)于讀出電極加以安置，其方式是，按照各自調(diào)制電極的調(diào)制電壓的極性符號(hào)，流經(jīng)相關(guān)的讀出電極的電流是正的或負(fù)的，和至少設(shè)有1個(gè)裝置，利用此裝置兩個(gè)調(diào)制電壓的相對(duì)相位關(guān)系和/或電壓幅度可自由地調(diào)整。
文檔編號(hào)H03D9/06GK1639965SQ03804465
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月22日
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