第四章 量測
4.3 量測結果
4.3.1 正規化輻射功率(Normalized emission power)
圖 4.5 為不同的函數產生器偏壓𝑉FG其正規化輻射功率
P
normalized (Normalized emission power)與負載週期 D (Duty cycle)的關係圖。量 測中使用的函數產生器偏壓𝑉FG分別為 1.3、1.4、1.5 伏特；脈衝週期 為 2 毫秒，負載週期由 1%改變到 99%。正規化輻射功率與負載週期 分別定義如下:正規化輻射功率: normalized 100%
P
emission ,P D
(4.1) 負載週期:pulse width
,D
pulse period
(4.2)其中
P
emission是負載週期D 所對應到的輻射功率。
圖 4.5 不同𝑉FG下的正規化輻射功率與負載週期關係圖。
由圖 4.5 可以觀察到正規化輻射功率在負載週期
D
10%時是保 持定值的，但在負載週期D
10%時，正規化輻射功率會隨著負載週 期下降而下降。正規化輻射功率在負載週期D
1%甚至只有負載週22
期
D
10%情況下的 75%。正規化輻射功率會隨著負載週期的下降而 下降的現象，不論函數產生器偏壓𝑉FG是多少都會發生。正規化輻射功率在低負載週期被低估的現象可利用 Windisch 等 人的論文解釋[9]。Windisch 等人指出光訊號在上升的過程中會落後 給電壓訊號，如圖 4.6 所示，這個光、電訊號不同步的現象可用 RC 延遲解釋，當電壓脈衝訊號進入 LED 後，LED 的接面電容會先被充 電，接著 LED 的主動區才會被載子填滿，最後一步才是載子復合進 而放出光訊號。RC 延遲中的電阻是 LED 電阻與導線上的電阻總和，
電容是 LED 中的空乏區電容與電路中的電容總合。除此之外，光訊 號與電訊號在下降的過程中幾乎是同步的，因為電壓脈衝回歸零準位 的過程中，LED 中強大的內建電場會幫忙把載子從主動區抽離，因 此光、電訊號在下降的過程中較不會有不同步的現象。因此正規化輻 射功率被低估的原因主要來自於光訊號上升的過程，並非來自於光訊 號下降的過程，如圖 4.7 所示。
在相同的函數產生器偏壓𝑉FG下，我們可以合理地假設 RC 延遲 在不同的負載週期都是相同的，由於低負載週期下的暫態佔整個光訊 號比例較高，因此正規化輻射功率低估在低負載週期是較嚴重的。
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圖 4.6 光、電訊號不同步的現象來自於 RC 延遲[9]。
圖 4.7 正規化輻射功率被低估主要來自於光訊號上升的過程。
4.3.2 微分輻射功率(Differential emission power)
為了避免暫態對正規化輻射功率判讀的影響，我們引進微分輻射 功率來處理暫態區間內光訊號不穩定的部份。微分輻射功率定義如 下:
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微分輻射功率: emission emission _ ref differential 份(圖 4.8 中紅線內區域)再經過正規化(Normalized)的步驟，即可得到 微分輻射功率，如圖 4.9 所示。將圖 4.9 與圖 4.7 相比較，我們可以 清楚地發現微分輻射功率能有效地將 RC 延遲消除，因而得到正確地 將輻射功率還原。
圖 4.8 微分輻射功率將欲還原訊號的暫態部份消除掉。
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圖 4.9 微分輻射功率有效地將 RC 延遲消除。
圖 4.10 是不同函數產生器偏壓𝑉FG下的微分輻射功率與負載週期關係 圖。
圖 4.10 不同𝑉FG下的微分輻射功率與負載週期關係圖。
由圖 4.10 可以觀察到微分輻射功率在負載週期
D
10%時是保 持定值的，這與正規化輻射功率在負載週期D
10%時會隨著負載週 期下降而下降形成對比，這表示微分輻射功率能有效地將 RC 延遲消26
其中