Введение вБалансовый фотодетектор(Оптоэлектронный балансовый детектор)
В зависимости от способа оптической связи балансный фотодетектор подразделяется на фотодетекторы с оптоволоконной связью и фотодетекторы с пространственной оптической связью. Внутри он состоит из двух согласованных фотодиодов, малошумящего модуля трансимпедансного усилителя с широкой полосой пропускания и сверхмалошумящего силового модуля. Он обладает высоким коэффициентом подавления синфазного сигнала, сверхнизким уровнем шума и широкой полосой пропускания и широко используется в области когерентной оптической связи. В последние годы он стал центром исследований для предприятий и университетов разных стран.
Принцип работы балансного фотодетектора (Оптоэлектронный балансовый детектор)
Балансный фотодетектор использует два фотодиода, находящихся в состоянии обратного смещения, в качестве приёмника света. При приёме светового сигнала фототок, генерируемый двумя фотодиодами, вычитается и поступает на трансимпедансный усилитель для преобразования токового сигнала в выходной сигнал напряжения. Использование саморедуцирующейся структуры позволяет эффективно подавлять синфазный сигнал, создаваемый световым и темновым током гетеродина, усиливать дифференциальный сигнал и в некоторой степени улучшать способность обнаружения слабых световых сигналов.
Преимущества: Высокий коэффициент подавления синфазного сигнала, высокая чувствительность и широкая полоса пропускания позволяют использовать устройство в различных сценариях применения.
Недостатки: Низкая насыщенная оптическая мощность, подходит только для обнаружения слабого света, необходимо улучшить интеграцию.
РИС. Схема принципа работы балансировочного детектора
Параметры производительности балансного фотодетектора (оптоэлектронного)Детектор баланса)
1. Отзывчивость
Чувствительность — это эффективность фотодиода в преобразовании световых сигналов в фототок, то есть отношение фототока к мощности света. Выбор фотодиода с более высокой чувствительностью может существенно повысить чувствительность балансного фотодетектора.
Чувствительность — это эффективность фотодиода в преобразовании световых сигналов в фототок, то есть отношение фототока к мощности света. Выбор фотодиода с более высокой чувствительностью может существенно повысить чувствительность балансного фотодетектора.
2. Пропускная способность
Ширина полосы пропускания представляет собой частоту сигнала, при которой амплитуда выходного сигнала балансного фотодетектора уменьшается на -3 дБ, и связана с паразитной емкостью фотодиода, размером трансимпеданса и произведением коэффициента усиления на ширину полосы пропускания операционного усилителя.
3. Коэффициент подавления синфазного сигнала
Коэффициент подавления синфазного сигнала используется для измерения степени подавления синфазных сигналов балансными детекторами, а для коммерческих продуктов обычно требуется минимальное подавление синфазного сигнала 25 дБ.
4.НЭП
Эквивалентная мощность шума: мощность входного сигнала, необходимая при отношении сигнал/шум, равном 1, что является важным параметром для измерения шумовых характеристик системы. Основными составляющими шума сбалансированного детектора являются оптический шум рассеяния и электрический шум.
Применение балансового фотодетектора (оптоэлектронного балансового детектора)
В последние годы балансные фотодетекторы широко используются в таких областях, как лазерные ветровые радары, измерение лазерной вибрации, волоконно-оптические датчики, когерентное детектирование слабого света, спектральное детектирование, обнаружение газа и т. д. Исследования в области высокоскоростных, широкополосных, малошумящих, высокочастотных датчиков и высокой чувствительности балансных детекторов привели к прорывам и развиваются в направлении высокой интеграции и низкого энергопотребления для удовлетворения различных сценариев применения.
Время публикации: 06 февраля 2025 г.