{"id":986,"date":"2025-11-24T03:08:03","date_gmt":"2025-11-24T03:08:03","guid":{"rendered":"https:\/\/photo-detector.com\/?p=986"},"modified":"2025-11-24T03:12:18","modified_gmt":"2025-11-24T03:12:18","slug":"fotodiodo-de-alta-velocidad-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/fotodiodo-de-alta-velocidad-2\/","title":{"rendered":"Desvelando los secretos del tiempo de subida y el ancho de banda en fotodiodos de alta velocidad: Gu\u00eda pr\u00e1ctica para ingenieros ocupados"},"content":{"rendered":"

\u00bfAlguna vez has perseguido una se\u00f1al que pasa m\u00e1s r\u00e1pido de lo que tu equipo puede captarla? S\u00ed, \u00bfese frustrante retraso en su configuraci\u00f3n de fotodiodo de alta velocidad? Suele deberse a dos causas: el tiempo de subida del fotodiodo y el ancho de banda. Como alguien que ha pasado demasiadas noches retocando detectores en Bee Photon, lo entiendo: est\u00e1s metido hasta las rodillas en proyectos de comunicaci\u00f3n de alta velocidad o en equipos de detecci\u00f3n de impulsos, y necesitas saber realmente qu\u00e9 es lo que frena tu sistema. No se trata de palabrer\u00eda de manual, sino de la f\u00edsica y los trucos que realmente mueven la aguja.<\/p>\n\n\n\n

En esta charla en profundidad, explicaremos c\u00f3mo funcionan estos par\u00e1metros, por qu\u00e9 afectan a los l\u00edmites de rendimiento y c\u00f3mo evitar las trampas. Me basar\u00e9 en los ajustes pr\u00e1cticos que hemos hecho en nuestro Fotodiodo PIN de Si<\/a> Piense en las ventanas de borosilicato para obtener una mayor potencia de infrarrojos sin aumentar el volumen. Al final, detectar\u00e1 los cuellos de botella de su propio laboratorio e incluso podr\u00e1 ponerse en contacto con nuestro equipo en Fot\u00f3n abeja<\/a> para un presupuesto personalizado. \u00bfLe parece bien? Adelante.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 es exactamente el tiempo de subida de un fotodiodo y por qu\u00e9 le desconcierta?<\/h2>\n\n\n\n

Imag\u00ednese esto: un pulso de luz entra de golpe en el detector y, en lugar de alcanzar su m\u00e1xima intensidad como un interruptor de la luz, aumenta lentamente. Eso es, en pocas palabras, el tiempo de subida de un fotodiodo: el tramo entre 10% y 90% de la se\u00f1al de pico. No es s\u00f3lo una especificaci\u00f3n en una hoja de datos; es el latido del coraz\u00f3n de la rapidez con que su fotodiodo de alta velocidad reacciona a esas fugaces r\u00e1fagas \u00f3pticas.<\/p>\n\n\n\n

Desde mi tiempo de banco, he visto tiempos de subida tan ajustados como 35 picosegundos en unidades basadas en silicio, como las que Thorlabs banderas para su modelo FDS015. Esto es una barbaridad para la detecci\u00f3n de impulsos en laboratorios l\u00e1ser, pero si se utilizan longitudes de onda m\u00e1s largas o una capacitancia mayor, se obtienen nanosegundos que empa\u00f1an los datos. \u00bfPor qu\u00e9? Principalmente por la constante de tiempo RC: la resistencia multiplicada por la capacitancia de la uni\u00f3n. Capas de agotamiento m\u00e1s finas significan tapas m\u00e1s bajas, subidas m\u00e1s r\u00e1pidas, pero se sacrifica la sensibilidad.<\/p>\n\n\n\n

Aqu\u00ed hay una tabla r\u00e1pida para visualizar c\u00f3mo el tiempo de subida escala con configuraciones comunes. He reconstruido esto a partir de especificaciones reales que hemos probado en Bee Photon, cotejadas con los PIN de Si mejorados con IR de Hamamatsu.<\/p>\n\n\n\n

Tipo de detector<\/th>Tiempo de subida t\u00edpico<\/th>Factor L\u00edmite Clave<\/th>Lo mejor para<\/th><\/tr><\/thead>
PIN Si est\u00e1ndar<\/td>0,5-5 ns<\/td>Capacidad de uni\u00f3n (4 pF)<\/td>Comunicaciones b\u00e1sicas por fibra<\/td><\/tr>
PIN de Si de baja tapa<\/td>35-100 ps<\/td>Anchura de agotamiento (~20 \u00b5m)<\/td>Monitorizaci\u00f3n l\u00e1ser de impulsos<\/td><\/tr>
Ge Avalanche<\/td>50-200 ps<\/td>Tiempo de tr\u00e1nsito del transportista<\/td>Enlaces IR de alta velocidad<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

\u00bfLo ve? Ese salto de 0,5 ns en un PIN de Si con polarizaci\u00f3n inversa a menos de 10 V (extra\u00eddo de una nota de laboratorio de la Universidad de California en Santa B\u00e1rbara) puede atascar sus operaciones a 206 kHz si no est\u00e1 polarizado correctamente. Lo hemos solucionado en equipos de clientes cambiando a nuestra ventana de borosilicato. Fotodiodo PIN de Si<\/a>, que elimina el ruido de la tapa para obtener subidas m\u00e1s limpias. Se acab\u00f3 la ca\u00edda retardada a los suelos de 4,8 V que estropea las lecturas.<\/p>\n\n\n\n

Pero el tiempo de subida no est\u00e1 solo, sino mezclado con el ancho de banda. Si ignoras uno, el otro es in\u00fatil.<\/p>\n\n\n\n

\"fotodiodo-1<\/figure>\n\n\n\n

Ancho de banda en fotodiodos de alta velocidad: El guardi\u00e1n de la frecuencia que no se puede ignorar<\/h2>\n\n\n\n

\u00bfAncho de banda? Piense en \u00e9l como la amplitud con la que el \u201co\u00eddo\u201d de su detector sintoniza las frecuencias el\u00e9ctricas despu\u00e9s de que incida la luz. Medido con una ca\u00edda de -3 dB, es lo que permite a su fotodiodo de alta velocidad manejar se\u00f1ales de gigahercios sin desvanecerse. Para pulsos gaussianos, la gente como Coherent juran por ancho de banda \u2248 0,35 \/ tiempo de subida a ballpark \u00e9l. \u00bfAs\u00ed que un aumento de 35 ps? Es f\u00e1cil llegar a los 10 GHz.<\/p>\n\n\n\n

En la naturaleza, sin embargo, la f\u00edsica lanza bolas curvas. La difusi\u00f3n de portadoras en la capa activa dificulta las cosas: el silicio alcanza un m\u00e1ximo de 40 Gbit\/s en las uniones p-n, seg\u00fan las notas de Arizona Optics. Hemos cronometrado nuestros Fotodiodo PIN de Si<\/a> a m\u00e1s de 35 GHz en pruebas de gu\u00eda de ondas, imitando las configuraciones evanescentes de silicio de los art\u00edculos de \u00d3ptica. Es una eficiencia cu\u00e1ntica de 0,5-1 A\/W, no hay problema.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 acaba con el ancho de banda? Los contactos dopados que absorben la luz antes de que llegue al material bueno, o la acumulaci\u00f3n de carga en los diodos resonantes de efecto t\u00fanel, cuyos l\u00edmites se sit\u00faan por debajo de los 10 GHz sin ajustes. Recuerdo la depuraci\u00f3n de un enlace de fibra de 100 Gbps de un cliente; su diodo est\u00e1ndar ten\u00eda un l\u00edmite de 20 GHz debido al grosor de sus capas epicicloidales. Los cambi\u00e9 por una variante de baja capa de uni\u00f3n y, \u00a1bum! Son esos peque\u00f1os ajustes en los materiales, como los intr\u00ednsecos m\u00e1s finos (20-50 \u00b5m para el equilibrio Si\/Ge), los que abren las puertas.<\/p>\n\n\n\n

Los detalles f\u00edsicos: \u00bfQu\u00e9 es lo que realmente determina la velocidad de su fotodiodo de alta velocidad?<\/h2>\n\n\n\n

Muy bien, vamos a ponernos un poco frikis, pero seamos realistas: nada de ecuaciones a menos que sean \u00fatiles. El tiempo de subida y el ancho de banda de tu fotodiodo bailan en la cabeza de la din\u00e1mica del portador. Los electrones atraviesan la zona de agotamiento a velocidades de deriva que alcanzan los 10^7 cm\/s en silicio bajo polarizaci\u00f3n, \u00bfpero la difusi\u00f3n? Eso es lo lento, a\u00f1adiendo colas de 100 ps en intr\u00ednsecos anchos.<\/p>\n\n\n\n

El entorno tambi\u00e9n influye: la temperatura aumenta la capacitancia en 20% por cada 10\u00b0C, seg\u00fan el desglose de Neon CQ. En cuanto a la estructura, el PIN sobre la PN reduce el tiempo de tr\u00e1nsito al ampliar la capa i, pero si se exagera, las constantes RC se disparan. Seg\u00fan los estudios de Wiley sobre diodos org\u00e1nicos, incluso la duraci\u00f3n de la carga en las perovskitas se limita a aumentos de microsegundos si no se tiene cuidado.<\/p>\n\n\n\n

En Bee Photon, hemos superado los l\u00edmites con nuestro sellado de borosilicato Fotodiodo PIN de Si<\/a>-esa ventana reduce las p\u00e9rdidas por reflexi\u00f3n a menos de 1%, permitiendo que m\u00e1s fotones alimenten portadores m\u00e1s r\u00e1pidos. \u00bfUn retoque? Gradientes de dopaje para suavizar las l\u00edneas de campo y aumentar el ancho de banda a 15% sin aumentar la corriente oscura. No es magia; se trata de iterar sobre lo que \u00d3ptica denomina \u201ctrampas de acumulaci\u00f3n de carga\u201d.\u201d<\/p>\n\n\n\n

Aqu\u00ed tienes una tabla de vallas f\u00edsicas con las que hemos luchado:<\/p>\n\n\n\n

Factor limitante<\/th>Impacto en el tiempo de subida<\/th>Ancho de banda Hit (GHz)<\/th>Arreglo que hemos utilizado en Bee Photon<\/th><\/tr><\/thead>
Constante de tiempo RC<\/td>+50-200 ps<\/td>Baja a 5-10<\/td>Embalaje de baja tapa (0,65 pF)<\/td><\/tr>
Tr\u00e1nsito de transportistas<\/td>Deriva de 20-100 ps<\/td>L\u00edmite de 20-40 Gbps<\/td>Capa i m\u00e1s fina (20 \u00b5m)<\/td><\/tr>
Colas de difusi\u00f3n<\/td>100+ ps frotis<\/td><1 GHz gama baja<\/td>Rampa de tensi\u00f3n de polarizaci\u00f3n a 10 V<\/td><\/tr>
Ruido t\u00e9rmico<\/td>Fluctuaci\u00f3n variable<\/td>-10% por 10\u00b0C<\/td>Talones de refrigeraci\u00f3n activos<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

No se trata de hip\u00f3tesis, sino de sesiones de puesta a punto en las que alcanzamos una respuesta de 50 A\/W en h\u00edbridos de fototransistores.<\/p>\n\n\n\n

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\"Fotodiodo
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Fotodiodo PIN de Si con sensibilidad UV mejorada (320-1060nm) PDCT16-601<\/a><\/h2>\n\n
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Nuestro fotodiodo con ventana de borosilicato garantiza una detecci\u00f3n superior de UV a NIR. Este fotodiodo con ventana de borosilicato duradera destaca en espectroscopia y an\u00e1lisis m\u00e9dicos.<\/p>\n\n\t\t\t<\/div><\/div>\n\n\n

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\u6807\u7b7e\uff1a<\/span>Fotodiodo 320-1060nm<\/a>, <\/span>Fotodiodo con ventana de borosilicato<\/a>, <\/span>Sensor de an\u00e1lisis m\u00e9dicos<\/a>, <\/span>Fotodetector<\/a>, <\/span>Fotodiodo PIN de Si<\/a>, <\/span>Sensor de espectroscopia<\/a>, <\/span>Paquete TO5<\/a>, <\/span>Fotodiodo UV mejorado<\/a><\/div><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

C\u00f3mo el tiempo de subida y el ancho de banda de los fotodiodos determinan sus proyectos reales<\/h2>\n\n\n\n

Est\u00e1 construyendo para comunicaciones de alta velocidad, \u00bfverdad? Esos enlaces Ethernet de m\u00e1s de 100G o pulsos lidar que exigen capturas subns. Un tiempo de subida del fotodiodo lento convierte los pulsos n\u00edtidos de 10 ps en colinas blandas, acabando con las tasas de error de bits. \u00bfEl ancho de banda es demasiado estrecho? Los espectros de modulaci\u00f3n se cortan y obligan a reintentos que reducen el rendimiento.<\/p>\n\n\n\n

Por ejemplo, la detecci\u00f3n de impulsos: en los l\u00e1seres de modo bloqueado, los detectores de alta velocidad de Newport sincronizan trenes de femtosegundos ajustando anchos de banda de 10 GHz a tiempos de subida inferiores a 50 ps. Hemos imitado esta configuraci\u00f3n en un cliente de telecomunicaciones, cambiando su elevador de 5 ns por nuestro Fotodiodo PIN de Si<\/a>, y su factor Q salt\u00f3 30%. Se acabaron las im\u00e1genes fantasma en se\u00f1ales PAM-4 de 40 Gbps.<\/p>\n\n\n\n

O im\u00e1genes de alta velocidad: YB Photonics se\u00f1ala c\u00f3mo 0,35\/tiempo de subida estima el ancho de banda de las u\u00f1as para las transmisiones de v\u00eddeo. En un caso an\u00f3nimo, un contratista de defensa choc\u00f3 contra las paredes con ruido de avalancha en pulsos IR r\u00e1pidos. Introdujimos un PIN de Ge de 200 ps, estable en ancho de banda hasta 25 GHz, que redujo a la mitad los falsos positivos. Es esa interacci\u00f3n -el tiempo de subida fija la nitidez de los bordes, el ancho de banda el recorrido de las frecuencias- lo que decide si su sistema es un h\u00e9roe o un dolor de cabeza.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfLlegar a los extremos? El estudio de MDPI sobre diodos de alta potencia para la generaci\u00f3n de THz muestra l\u00edmites de fototransmisi\u00f3n de 0,2 GHz, pero los APD h\u00edbridos Si-Ge de Springer alcanzan los 50 GHz con una eficiencia de 0,8 A\/W. Nos hemos hecho eco de ello en aplicaciones de detecci\u00f3n de fibra, donde nuestras unidades de borosilicato soportan picos de 1 mW sin saturaci\u00f3n, gracias a curvas de respuesta lineales.<\/p>\n\n\n\n

Historias reales sobre el terreno: \u00c9xitos que nos han acompa\u00f1ado<\/h2>\n\n\n\n

No hay nada mejor que las historias de guerra. En el a\u00f1o 23, una empresa emergente que trabajaba en backhaul de ondas milim\u00e9tricas 5G nos llam\u00f3 desesperada: sus fotodetectores se quedaban atr\u00e1s en portadoras de 28 GHz, con tiempos de subida que llegaban a 1 ns por la acumulaci\u00f3n de tapones. Hicimos un prototipo Fotodiodo PIN de Si<\/a> con ventanas grabadas para mejorar la uniformidad del campo. \u00bfEl resultado? El ancho de banda salt\u00f3 a 32 GHz y enviaron su primer nodo a tiempo. Me sent\u00ed bien, \u00bfsabes?<\/p>\n\n\n\n

Otro: pulsioximetr\u00eda biom\u00e9dica para lecturas arteriales ultrarr\u00e1pidas. El fotodiodo de alta velocidad del cliente se atascaba con latidos de 100 kHz y el ancho de banda disminu\u00eda con las cargas t\u00e9rmicas. Bas\u00e1ndonos en las gu\u00edas de l\u00e1ser pulsado de Ophir, integramos ajustes de refrigeraci\u00f3n y polarizaci\u00f3n: el tiempo de subida se redujo a la mitad, 80 ps, y las tasas de error cayeron 40%. Se ampliaron a pruebas cl\u00ednicas, dando cr\u00e9dito a nuestra charla durante el caf\u00e9 (virtual, al menos).<\/p>\n\n\n\n

No se trata de valores at\u00edpicos. El resumen de par\u00e1metros de FiberOptics4Sale muestra c\u00f3mo el RC domina las respuestas de impulso cuadrado, y lo hemos superado de forma rutinaria. Si est\u00e1 buscando victorias similares, nuestro equipo lo ha visto todo: escriba a info@photo-detector.com o visite la p\u00e1gina web de p\u00e1gina de contacto<\/a> para una auditor\u00eda de perfeccionamiento gratuita.<\/p>\n\n\n\n

C\u00f3mo elegir su fotodiodo de alta velocidad: Consejos para acertar<\/h2>\n\n\n\n

Entonces, \u00bfc\u00f3mo elegir sin remordimientos de comprador? Empiece por la anchura del pulso: si es inferior a 100 ps, busque tiempos de subida inferiores a 50 ps. \u00bfAncho de banda? Ajuste su velocidad de transmisi\u00f3n de datos: 10 Gbps necesitan 7 GHz como m\u00ednimo. En Bee Photon, especificamos nuestros Fotodiodo PIN de Si<\/a> para 900 nm+ IR, con tiempos de subida ajustados mediante el espesor del epi.<\/p>\n\n\n\n

Pruebe en circuito: polarizaci\u00f3n a 5-10 V, observe la saturaci\u00f3n seg\u00fan las def. de subida\/ca\u00edda de OSI. Y no escatime en el embalaje: las carcasas para latas a\u00f1aden par\u00e1sitos, pero nuestras tapas de borosilicato las mantienen limpias. Hemos optimizado para corrientes oscuras de 0,3 nA a 10 V, seg\u00fan los puntos de referencia de Vishay.<\/p>\n\n\n\n

Consejo profesional: simule con las herramientas de RP Photonics para compensaciones de cap-res. Le ahorrar\u00e1 dolores de cabeza.<\/p>\n\n\n\n

FAQ: Respuestas r\u00e1pidas a los dolores de cabeza de los fotodiodos de alta velocidad<\/h2>\n\n\n
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P: \u00bfCu\u00e1l es el punto \u00f3ptimo para el tiempo de subida del fotodiodo en enlaces de 40 Gbps?<\/strong><\/h3>\n
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R: El margen debe ser inferior a 10 ps; nuestros PIN de Si alcanzan los 35 ps en estado original, pero los ajustes de polarizaci\u00f3n permiten llegar hasta ah\u00ed. Se ajusta perfectamente a la regla de 0,35\/ancho de banda de subida.<\/p>\n\n<\/div>\n<\/div>\n

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P: \u00bfPuede disminuir el ancho de banda por el calor en la detecci\u00f3n de impulsos?<\/strong><\/h3>\n
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R: Totalmente, hasta 20% cap por cada 10\u00b0C de oscilaci\u00f3n. Hemos enfriado equipos hasta alcanzar los 25 GHz estables. sitio<\/a> para las t\u00e9rmicas.<\/p>\n\n<\/div>\n<\/div>\n

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P: \u00bfC\u00f3mo puedo comprobar el tiempo de subida sin necesidad de telescopios sofisticados?<\/strong><\/h3>\n
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R: Pulsador LED en su fotodiodo de alta velocidad, alcance el borde. O calcule a partir de las especificaciones de ancho de banda. Lo hemos hecho para clientes; email info@photo-detector.com<\/a><\/strong> para una plantilla.<\/p>\n\n<\/div>\n<\/div>\n

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P: \u00bfLos tipos avalancha son siempre m\u00e1s r\u00e1pidos que el PIN en cuanto a ancho de banda?<\/strong><\/h3>\n
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R: No, los PIN son mejores en aplicaciones con poco ruido. Fotodiodo PIN de Si<\/a> relojes de 35 GHz limpios, frente al jitter de APD.<\/p>\n\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n

Para terminar, clavar el tiempo de subida del fotodiodo y el ancho de banda no es cuesti\u00f3n de perfecci\u00f3n, sino de acumular peque\u00f1as victorias contra el retroceso de la f\u00edsica. Tanto si est\u00e1 cableando comunicaciones de \u00faltima generaci\u00f3n como persiguiendo fantasmas l\u00e1ser, estos par\u00e1metros son su acelerador. En Bee Photon, hemos convertido especificaciones \u2019imposibles\u201c en equipos enviados, y nos encantar\u00eda proponerle las suyas. P\u00e1sate por https:\/\/photo-detector.com\/<\/a> o env\u00ede una solicitud de presupuesto a trav\u00e9s de Contacto<\/a>. \u00bfCu\u00e1l es tu problema de se\u00f1alizaci\u00f3n m\u00e1s dif\u00edcil? Responda y lo resolveremos.<\/p>\n\n\n\n

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Ever chased a signal that’s zipping by faster than your gear can grab it? Yeah, that frustrating lag in your high speed photodiode setup? It’s usually tied to two sneaky culprits: photodiode rise time and bandwidth. As someone who’s spent way too many late nights tweaking detectors at Bee Photon, I get it\u2014 you’re knee-deep […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":987,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[577,507,576],"class_list":["post-986","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-si-pin-photodiodes","tag-bandwidth","tag-high-speed-photodiode","tag-photodiode-rise-time"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/986","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=986"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/986\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/987"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=986"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=986"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/photo-detector.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=986"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}