Основные характеристические параметры оптического сигналафотодетекторы:
Прежде чем рассматривать различные типы фотоприемников, необходимо определить характерные параметры их рабочих характеристик.фотодетекторы оптических сигналовК этим характеристикам относятся чувствительность, спектральная характеристика, эквивалентная шумовая мощность (NEP), удельная обнаружительная способность (D*), квантовая эффективность и время отклика.
1. Чувствительность Rd характеризует чувствительность устройства к энергии оптического излучения. Она определяется отношением выходного сигнала к падающему. Эта характеристика не отражает шумовые характеристики устройства, а лишь эффективность преобразования энергии электромагнитного излучения в ток или напряжение. Поэтому она может меняться в зависимости от длины волны падающего светового сигнала. Кроме того, характеристики отклика по мощности зависят от приложенного смещения и температуры окружающей среды.
2. Спектральная характеристика – это параметр, характеризующий связь между мощностной характеристикой оптического приёмника и функцией длины волны падающего оптического сигнала. Спектральные характеристики фотоприёмников оптических сигналов на различных длинах волн обычно количественно описываются «спектральной характеристикой». Следует отметить, что только самые высокие спектральные характеристики на кривой калибруются по абсолютному значению, а остальные спектральные характеристики на различных длинах волн выражаются нормированными относительными значениями, основанными на наибольшем значении спектральной характеристики.
3. Эквивалентная мощность шума — это мощность падающего светового сигнала, необходимая для того, чтобы выходное напряжение, генерируемое оптическим детектором, было равно уровню собственного шумового напряжения самого 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, характеризующий собственные характеристики фоточувствительного материала детектора. Она представляет собой наименьшую плотность падающего фотонного тока, которую может измерить оптический детектор сигнала. Её значение может изменяться в зависимости от условий работы детектора длины волны измеряемого светового сигнала (таких как температура окружающей среды, приложенное смещение и т. д.). Чем шире полоса пропускания детектора, тем больше площадь детектора оптического сигнала, тем меньше эквивалентная шумовая мощность (NEP) и тем выше удельная чувствительность обнаружения. Более высокая удельная чувствительность обнаружения детектора означает, что он подходит для обнаружения значительно более слабых оптических сигналов.
5. Квантовая эффективность Q является еще одним важным характерным параметром оптического детектора сигнала. Она определяется как отношение числа количественно измеримых «откликов», произведенных фотоном в детекторе, к числу фотонов, падающих на поверхность фоточувствительного материала. Например, для детекторов светового сигнала, работающих на излучении фотонов, квантовая эффективность представляет собой отношение числа фотоэлектронов, испущенных с поверхности фоточувствительного материала, к числу фотонов измеряемого сигнала, проецируемых на поверхность. В оптическом детекторе сигнала, использующем полупроводниковый материал с p-n-переходом в качестве фоточувствительного материала, квантовая эффективность детектора рассчитывается путем деления числа пар электрон-дырка, созданных измеряемым световым сигналом, на число падающих фотонов сигнала. Другим распространенным представлением квантовой эффективности оптического детектора сигнала является чувствительность детектора Rd.
6. Время отклика является важным параметром, характеризующим скорость реакции оптического детектора сигнала на изменение интенсивности измеряемого светового сигнала. Когда измеряемый световой сигнал модулируется в форму светового импульса, интенсивность импульсного электрического сигнала, генерируемого его воздействием на детектор, должна «подняться» до соответствующего «пика» по истечении определенного времени отклика, а затем от «пика» упасть до начального «нулевого значения», соответствующего воздействию светового импульса. Для описания реакции детектора на изменение интенсивности измеряемого светового сигнала время, когда интенсивность электрического сигнала, генерируемого падающим световым импульсом, возрастает от своего максимального значения 10% до 90%, называется «временем нарастания», а время, когда форма импульса электрического сигнала падает от своего максимального значения 90% до 10%, называется «временем спада» или «временем затухания».
7. Линейность отклика – ещё один важный параметр, характеризующий функциональную зависимость между откликом оптического детектора и интенсивностью падающего измеряемого светового сигнала. Для этого требуется выходной сигналоптический детектор сигналабыть пропорциональным в определённом диапазоне интенсивности измеряемого оптического сигнала. Обычно под линейностью отклика детектора оптического сигнала понимается процентное отклонение от линейности вход-выход в заданном диапазоне интенсивности входного оптического сигнала.
Время публикации: 12 августа 2024 г.