时钟信号发生器制造技术

本发明专利技术涉及时钟信号发生器，例如，一种用于将光脉冲转换为电子脉冲的设备，该设备包括具有第一和第二端子并且能够接收源自锁模激光源(202)的脉冲激光信号(204)的光敏电阻器(302)，其中：该第一端子经由并联连接的电阻元件(214)和电容元件(304)联接至用于施加参考电势(GND)的节点；并且该第二端子连接至用于施加电源电势(VDC)的节点(210)。

【技术实现步骤摘要】
时钟信号发生器
本申请涉及光电设备，并且具体地涉及用于生成时钟信号的设备。
技术介绍
图1展示了作为时间的函数的时钟信号100。时钟信号旨在被电子电路(例如，具有高输入频率(例如，高于1GHz)的高分辨率(例如，高于14位)模拟-数字转换(ADC)电路)使用。时钟信号的时钟频率可以很高，例如高于100MHz。时钟信号100包括电子脉冲102，每个电子脉冲以上升沿104开始。对ADC电路而言，将期望时钟信号对应于具有由规律的持续时间tC隔开的连续上升沿的理想信号108(如虚线所示出的)。然而，在实践中，上升沿104相对于理想上升沿不是完全有规律的，上升沿104以随机持续时间Δt提早或延迟。持续时间Δt对应于不稳定值，该不稳定值的标准偏差(或RMS值，均方根(RootMeanSquare))被称为抖动。由当前时钟设备生成的时钟信号展现高抖动，例如，几十fs。此外，当理想信号108从低值瞬间变为高值时，在实践中证明将很难获得小于几ps的上升时间。
技术实现思路
一个实施例提供了一种克服以上所描述的全部或部分缺点的设备。一个实施例提供了一种传递展现低抖动(例如小于10fs)的脉冲信号的时钟电路。一个实施例提供了一种生成具有非常短的上升时间(例如小于4ps)的脉冲信号的时钟电路。一个实施例提供了一种在光脉冲与电子脉冲之间的低程度的随机偏移(例如小于10fs)的情况下允许光脉冲转换为电子脉冲的电路。由此，一个实施例提供了一种用于将光脉冲转换为电子脉冲的设备，该设备包括具有第一和第二端子并且能够接收源自锁模激光源的脉冲激光信号的光敏电阻器，其中：该第一端子经由并联连接的电阻元件和电容元件联接至用于施加参考电势的节点；并且该第二端子连接至用于施加电源电势的节点。根据一个实施例，在导通状态下，该电容元件的电容与该光敏电阻器的电阻值的乘积小于3ps。根据一个实施例，规定该光敏电阻器在该光脉冲期间具有小于50Ω的电阻值。根据一个实施例，该光敏电阻器包括掺杂为小于5*1016atoms/cm3并且配备有以3μm至9μm之间的距离隔开的两个触点的半导体区域。根据一个实施例，该半导体区域由锗制成，并且该光脉冲的中心波长在1.3μm至1.8μm之间。根据一个实施例，该半导体区域在波导的硅芯的漏斗状部分的延伸段上。根据一个实施例，该半导体区域的长度在15μm至20μm之间。根据一个实施例，该光敏电阻器的该第一端子联接至放大器的输入端。根据一个实施例，该电阻元件的电阻值在该光敏电阻器在导通状态和在断开状态下的电阻值之间，例如，等于该光敏电阻器在导通状态和在断开状态下的电阻值的乘积的平方根。根据一个实施例，该电容元件的电容和与该电阻元件并联的该光敏电阻器在断开状态下相对应的电阻值的乘积与大于100ps的持续时间相对应。一个实施例提供了一种包括如以上所描述的设备的时钟信号发生器。附图说明这些特征和优势连同其他特征和优势一起将在以下非限制且关于附图提供的具体实施例的描述中详细呈现，在附图中：以上描述的图1展示了作为时间的函数的时钟信号；图2是时钟设备的示意性表示；图3A是时钟设备的示例性实施例的示意性表示；图3B是时序图，展示了图3A的设备中的激光信号和时钟信号；以及图4A和图4B分别是时钟设备的一个实施例的示例性光敏电阻器的俯视和截面示意图。具体实施方式在不同附图中相同元件由相同参考号表示，并且此外，不同时序图和视图并不按比例绘制。为了清楚起见，仅示出和详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些元件。具体地，没有详细示出发射光脉冲的激光源和使用电子脉冲的电路。贯穿以下说明书，除非另外指定，否则表达“基本上”和“大约”表示10％以内，优选地5％以内。贯穿本说明书，术语“连接”表示两个元件之间的直接电气连接，而术语“耦合”或“联接”表示两个元件之间的可能为直接的或经由一个或多个无源或有源部件(如电阻器、电容器、电感器、二极管、晶体管等)发生的电气连接。为了获得展现低抖动的脉冲时钟信号，在此提议将锁模类型的激光源传递的光脉冲转换为电子脉冲。例如，这种源生成具有极其低抖动(通常小于10fs)并且展现具有小于例如100fs的上升时间和下降时间的极其直的沿的脉冲激光信号。图2是时钟设备200的表示。时钟电路包括被设计成用于生成脉冲激光信号204的脉冲激光源202(脉冲(PULSE))。光电二极管206经由波导208联接至脉冲激光源202。波导的存在不增加激光信号的抖动，但是稍增加上升时间和下降时间，该上升时间和下降时间仍然非常短，通常小于几ps。光电二极管206的阴极连接至用于施加高电势VDC的节点210，并且其阳极连接至经由电阻元件214联接至用于施加参考电势(例如，地面GND)的节点的节点212。将节点212联接至电压放大器216的输入端，该电压放大器例如传递用于ADC电路220的时钟信号218。在操作中，根据每个光脉冲，光电二极管生成光电流I2，该光电流触发时钟信号脉冲218。一个问题是：当ADC电路220是具有高输入频率的高分辨率电路时，此电路难以使用获得的时钟信号。具体地，如果期望获得能够将激光器的几乎所有光辐射转换为光电流的光电二极管，则此光电二极管的尺寸必须足够。光电二极管的电容CD然后在其阴极与其阳极之间很高，通常大于1pF(针对在0.5V至2V之间的高电势VDC)。电容CD增加时钟信号218的脉冲的上升时间，由此，使ADC电路具有与由时钟信号中的高抖动引起的那些操作问题类似的操作问题。可能试图通过减小光电二极管的尺寸来减小光电二极管的电容CD，但是这样做不可避免地降低生成的光电流I2的强度。节点212的电势的变化然后难以从光电二极管206和电阻元件214生成的噪声水平中区分。尽管脉冲激光信号204具有极低的抖动，此噪声在时钟信号中产生了高水平的抖动，例如，大于50fs。为了克服这些问题，例如，将可能尝试用PIN类型的光电二极管或用光电晶体管代替该光电二极管，但是这将造成集成、制造和实施的问题。在此提出了基于脉冲激光信号到电子时钟信号的转换的时钟设备，其中，当保留短上升时间时，执行光脉冲与电子脉冲之间的转换，并且不增加光脉冲的任何实质的抖动。图3A表示基于光信号到电子信号的转换的时钟设备300的示例性实施例。设备300与图2的设备200的不同之处在于：其包括光敏电阻器302而不是设备200的光电二极管206。光敏电阻器302包括或者本征的或者轻掺杂为例如小于5*1016atoms/cm3或大约5*1016atoms/cm3水平的半导体区域，优选地，在激光的情况下具有锗，该激光的中心波长位于近红外中并且在例如1.3μm至1.8μm之间。此半导体区域在任一侧配备有以3μm至9μm之间(例如大约8μm)的距离隔开的两个触点。此外，设备300包括与图2的设备200的元件类似的元件，并且这些元件以相似的方式安排。由此，光敏电阻器302将用于施加电势VDC的节点210联接至经由电阻器214耦合至地的节点212，节点212耦合至放大器216的输入端，该放大器的输出端耦合至ADC电路220。设备300另外地包括将节点212联接至地GND的电容元件304。电容值C表示电容元件304以及连接至节点212的所有其他元件的电容值。作为变体，电容元件3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将光脉冲(310)转换为电子脉冲(314)的设备，所述设备包括具有第一和第二端子并且能够接收源自锁模激光源(202)的脉冲激光信号(204)的光敏电阻器(302)，其中：所述第一端子经由并联连接的电阻元件(214)和电容元件(304)联接至用于施加参考电势(GND)的节点；并且所述第二端子连接至用于施加电源电势(VDC)的节点(210)。

【技术特征摘要】
2016.11.30 FR 16617251.一种用于将光脉冲(310)转换为电子脉冲(314)的设备，所述设备包括具有第一和第二端子并且能够接收源自锁模激光源(202)的脉冲激光信号(204)的光敏电阻器(302)，其中：所述第一端子经由并联连接的电阻元件(214)和电容元件(304)联接至用于施加参考电势(GND)的节点；并且所述第二端子连接至用于施加电源电势(VDC)的节点(210)。2.根据权利要求1所述的设备，其中，在导通状态下，所述电容元件(304)的电容(C)与所述光敏电阻器(302)的电阻值(R导通)的乘积小于3ps。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，规定所述光敏电阻器(302)在所述光脉冲(310)期间具有小于50Ω的电阻值(R导通)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述光敏电阻器(302)包括掺杂为小于5*1016atoms/cm3并且配备有以3μm至9μm之间的距离隔开的两个触点(412，414)的半导体区域(406)。5.根据权利要求4所述的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·泽格芒特，D·派彻，S·勒图尔，
申请(专利权)人：意法半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR