Основные характеристические параметры оптического сигналафотодетекторы:
Прежде чем рассматривать различные типы фотодетекторов, необходимо определить характерные параметры их рабочих характеристик.фотодетекторы оптического сигналаВкратце, эти характеристики включают в себя чувствительность, спектральную характеристику, эквивалентную мощность шума (ЭМП), удельную обнаружительную способность и удельную обнаружительную способность (D*), квантовую эффективность и время отклика.
1. Чувствительность Rd используется для характеристики чувствительности устройства к энергии оптического излучения. Она выражается отношением выходного сигнала к падающему сигналу. Эта характеристика не отражает шумовые характеристики устройства, а только эффективность преобразования энергии электромагнитного излучения в ток или напряжение. Поэтому она может изменяться в зависимости от длины волны падающего светового сигнала. Кроме того, характеристики отклика по мощности также зависят от приложенного напряжения и температуры окружающей среды.
2. Спектральная характеристика отклика — это параметр, характеризующий связь между характеристикой отклика мощности оптического сигнального детектора и функцией длины волны падающего оптического сигнала. Спектральные характеристики фотодетекторов оптических сигналов на разных длинах волн обычно количественно описываются «кривой спектрального отклика». Следует отметить, что только самые высокие значения спектрального отклика на кривой калибруются по абсолютному значению, а остальные значения спектрального отклика на разных длинах волн выражаются нормированными относительными значениями, основанными на самом высоком значении спектрального отклика.
3. Эквивалентная мощность шума — это мощность падающего светового сигнала, необходимая, когда выходное напряжение сигнала, генерируемое оптическим детектором, равно уровню собственного шумового напряжения устройства. Это основной фактор, определяющий минимальную интенсивность оптического сигнала, которую может измерить оптический детектор, то есть чувствительность обнаружения.
4. Удельная чувствительность обнаружения — это характерный параметр, определяющий присущие фоточувствительному материалу детектора свойства. Она представляет собой наименьшую плотность тока падающих фотонов, которую может измерить оптический детектор сигнала. Ее значение может варьироваться в зависимости от условий работы детектора длины волны измеряемого светового сигнала (например, температуры окружающей среды, приложенного напряжения и т. д.). Чем больше полоса пропускания детектора, тем больше площадь оптического детектора сигнала, тем меньше эквивалентная мощность шума (NEP) и тем выше удельная чувствительность обнаружения. Более высокая удельная чувствительность обнаружения детектора означает, что он подходит для обнаружения гораздо более слабых оптических сигналов.
5. Квантовая эффективность Q — ещё один важный параметр оптического детектора сигналов. Она определяется как отношение числа поддающихся количественной оценке «откликов», производимых фотоном в детекторе, к числу фотонов, падающих на поверхность фоточувствительного материала. Например, для детекторов световых сигналов, работающих на основе фотонной эмиссии, квантовая эффективность — это отношение числа фотоэлектронов, испускаемых с поверхности фоточувствительного материала, к числу фотонов измеряемого сигнала, проецируемых на поверхность. В оптическом детекторе сигналов, использующем полупроводниковый материал с pn-переходом в качестве фоточувствительного материала, квантовая эффективность детектора рассчитывается путем деления числа электронно-дырочных пар, генерируемых измеряемым световым сигналом, на число падающих сигнальных фотонов. Другим распространенным представлением квантовой эффективности оптического детектора сигналов является чувствительность детектора Rd.
6. Время отклика является важным параметром, характеризующим скорость отклика оптического детектора сигнала на изменение интенсивности измеряемого светового сигнала. Когда измеряемый световой сигнал модулируется в виде светового импульса, интенсивность электрического сигнала импульса, генерируемого его воздействием на детектор, должна «возрасти» до соответствующего «пика» после определенного времени отклика, а затем от «пика» вернуться к исходному «нулевому значению», соответствующему воздействию светового импульса. Для описания отклика детектора на изменение интенсивности измеряемого светового сигнала время, когда интенсивность электрического сигнала, генерируемого падающим световым импульсом, возрастает с максимального значения 10% до 90%, называется «временем нарастания», а время, когда форма волны электрического сигнала импульса падает с максимального значения 90% до 10%, называется «временем спада» или «временем затухания».
7. Линейность отклика — еще один важный параметр, характеризующий функциональную зависимость между откликом оптического детектора сигнала и интенсивностью падающего измеряемого светового сигнала. Для этого требуется выходной сигнал детектора.оптический детектор сигналабыть пропорциональным в определенном диапазоне интенсивности измеряемого оптического сигнала. Обычно определяется, что процентное отклонение от линейности вход-выход в пределах заданного диапазона интенсивности входного оптического сигнала является линейностью отклика детектора оптического сигнала.
Дата публикации: 12 августа 2024 г.