Введение вФотодетектор баланса(Оптоэлектронный детектор весов)
В зависимости от метода оптической связи, балансный фотодетектор можно разделить на тип с волоконно-оптической связью и тип с пространственной оптической связью. Внутри он состоит из двух высокосогласованных фотодиодов, малошумящего модуля трансимпедансного усилителя с высокой пропускной способностью и сверхмалошумящего силового модуля. Он обладает такими характеристиками, как высокое подавление синфазного сигнала, сверхнизкий уровень шума и высокая пропускная способность, и широко используется в области когерентной оптической связи. В последние годы он стал предметом активных исследований для предприятий и университетов в различных странах.
Принцип работы балансного фотодетектора (Оптоэлектронный детектор весов)
В фотодетекторе Balance в качестве приемника света используются два фотодиода, находящиеся в режиме обратного смещения. При приеме светового сигнала фототок, генерируемый двумя фотодиодами, вычитается и поступает на трансимпедансный усилитель для преобразования токового сигнала в выходной сигнал напряжения. Использование самоподдерживающейся структуры позволяет эффективно подавлять синфазный сигнал, вносимый световым и темновым током локального генератора, увеличивать дифференциальный сигнал и в некоторой степени улучшать способность обнаружения слабых световых сигналов.
Преимущества: Высокий коэффициент подавления синфазных помех, высокая чувствительность и широкая полоса пропускания обнаружения позволяют использовать устройство в различных сценариях применения.
Недостатки: низкая насыщенная оптическая мощность, подходит только для обнаружения слабого света, требуется улучшение интеграции.
Рис.: Принципиальная схема работы весового детектора.
Рабочие параметры балансного фотодетектора (оптоэлектронного).Датчик равновесия)
1. Оперативность
Чувствительность — это эффективность фотодиода в преобразовании световых сигналов в фототок, которая представляет собой отношение фототока к мощности света. Выбор фотодиода с более высокой чувствительностью может эффективно повысить чувствительность балансировочного фотодетектора.
Чувствительность — это эффективность фотодиода в преобразовании световых сигналов в фототок, которая представляет собой отношение фототока к мощности света. Выбор фотодиода с более высокой чувствительностью может эффективно повысить чувствительность балансировочного фотодетектора.
2. Пропускная способность
Полоса пропускания представляет собой частоту сигнала, на которой амплитуда выходного сигнала балансного фотодетектора уменьшается на -3 дБ, и связана с паразитной емкостью фотодиода, величиной трансимпеданса и произведением коэффициента усиления на полосу пропускания операционного усилителя.
3. Коэффициент подавления синфазного сигнала
Коэффициент подавления синфазных помех используется для измерения степени подавления синфазных сигналов симметричными детекторами, и коммерческие продукты, как правило, требуют минимального подавления синфазных помех в 25 дБ.
4.НЭП
Эквивалентная шумовая мощность: мощность входного сигнала, необходимая при отношении сигнал/шум, равном 1, — важный параметр для измерения шумовых характеристик системы. Основными компонентами шума сбалансированного детектора являются шум оптического рассеяния и электрический шум.
Применение фотодетектора для весов (оптоэлектронного детектора для весов)
В последние годы сбалансированные фотодетекторы широко используются в таких областях, как лазерные радары для измерения ветра, лазерные вибрационные измерения, волоконно-оптические датчики, когерентное детектирование слабого света, спектральное детектирование, газовое детектирование и т. д. Исследования в области высокоскоростных, высокополосных, малошумных, высокоэффективных детекторов с высоким коэффициентом подавления синфазного сигнала и высокой чувствительностью достигли прорыва и продолжают развиваться в направлении высокой степени интеграции и низкого энергопотребления для удовлетворения различных сценариев применения.
Дата публикации: 06 февраля 2025 г.