01
光电探测器基础
光电效应原理、探测器分类、关键性能指标（带宽、量子效率、响应度、暗电流、噪声等效功率）
基础核心指标
02
带宽与量子效率的物理制约
载流子渡越时间、RC时间常数、吸收层厚度对QE的影响、两者之间的trade-off关系
物理限制折中
03
材料选择策略
直接带隙与间接带隙材料、III-V族化合物（InGaAs、GaAs）、硅基材料、二维材料（石墨烯、TMDs）的带宽-QE特性
材料III-V2D
04
器件结构优化
PIN结构、雪崩光电二极管（APD）、金属-半导体-金属（MSM）结构、波导型探测器、谐振腔增强型（RCE）探测器
结构APDRCE
05
电路与系统级平衡
跨阻放大器（TIA）设计、均衡技术、集成光接收机前端、带宽与灵敏度折中
电路TIA均衡
06
测试与表征方法
频率响应测试、量子效率测量、噪声谱分析、S参数测量、眼图分析
测试表征
07
应用场景与定制化设计
光通信（高速）、成像（高QE）、激光雷达（高灵敏度）、量子探测（单光子）
应用光通信LiDAR
08
前沿技术与未来趋势
表面等离激元增强、超表面耦合、异质集成、机器学习辅助设计
前沿等离激元AI
09
案例研究
10 Gbps PIN探测器的带宽-QE优化、InGaAs APD的增益-带宽积设计、石墨烯探测器的高速低QE权衡
案例InGaAs石墨烯
10
课程总结与设计实践
综合设计一个针对特定应用的探测器，平衡带宽与量子效率
实践综合设计
11
深入光电效应
内光电效应与外光电效应、光生载流子的产生与复合机制、直接跃迁与间接跃迁
物理跃迁
12
载流子动力学
漂移与扩散、载流子寿命与扩散长度、陷阱效应与复合中心、空间电荷效应
动力学复合
13
RC时间常数详解
结电容、寄生电容、串联电阻、接触电阻、频率响应模型
RC寄生
14
渡越时间限制
耗尽区宽度、饱和漂移速度、载流子速度过冲、薄耗尽层设计
渡越时间速度
15
量子效率的微观机制
吸收系数、反射率、内量子效率、外量子效率、耦合效率
量子效率微观
16
带宽-QE乘积
理论极限、FOM（品质因数）定义、不同材料体系的FOM对比
FOM极限
17
抗反射涂层与光管理
增透膜设计、表面纹理化、光子晶体、背反射镜
光管理增透
18
波导集成探测器
倏逝波耦合、光栅耦合器、波导模式匹配、吸收长度优化
波导集成
19
谐振腔增强型探测器
法布里-珀罗腔、微环谐振腔、临界耦合、波长选择性增强
谐振腔RCE
20
雪崩增益与噪声
雪崩倍增因子、过剩噪声因子、增益-带宽积、APD的优化设计
APD噪声增益
21
高速电路设计基础
TIA的带宽与噪声、共基极输入级、反馈电阻优化、后均衡技术
高速TIA
22
暗电流与噪声机制
产生-复合电流、扩散电流、隧穿电流、1/f噪声、散粒噪声
暗电流噪声
23
低温与高温特性
温度对带宽的影响、温度对暗电流的影响、热电冷却、高温应用设计
温度冷却
24
自由空间光通信探测器
大光敏面设计、高带宽需求、背景光抑制、角度响应
自由空间光通信
25
成像探测器阵列
像素尺寸与带宽、卷帘快门与全局快门、电荷转移效率、CMOS图像传感器
成像CMOS
26
单光子探测器
SPAD、SiPM、超导纳米线探测器、死时间与计数率、量子效率与暗计数
单光子SPAD
27
二维材料探测器
石墨烯的超高带宽、TMDs的高量子效率、异质结设计、柔性探测器
2D石墨烯TMD
28
等离激元增强探测器
局域表面等离激元、传播型表面等离激元、近场增强、热电子注入
等离激元增强
29
机器学习在探测器设计中的应用
参数优化、性能预测、逆向设计、自动化测试数据分析
机器学习优化
30
综合项目：400G光通信PIN探测器
设计一款面向400G光通信的PIN探测器，目标带宽>50 GHz，量子效率>50%
项目400GPIN