Основні характеристичні параметри фотоприймачів оптичних сигналів

Основні характеристичні параметри оптичного сигналуфотодетектори:

Перед розглядом різних форм фотоприймачів, характерні параметри робочих характеристикфотоприймачі оптичних сигналівузагальнюються. Ці характеристики включають чутливість, спектральний відгук, еквівалентну потужність шуму (NEP), специфічну детектівність і специфічну детектівність. D*), квантову ефективність і час відгуку.

1. responsivity Rd використовується для характеристики чутливості відгуку приладу до енергії оптичного випромінювання. Він представлений відношенням вихідного сигналу до падаючого сигналу. Ця характеристика відображає не шумові характеристики пристрою, а лише ефективність перетворення енергії електромагнітного випромінювання в струм або напругу. Тому він може змінюватися залежно від довжини хвилі сигналу падаючого світла. Крім того, характеристики відповіді на потужність також є функцією застосованого зміщення та температури навколишнього середовища.

2. Спектральна характеристика відгуку – це параметр, який характеризує співвідношення між характеристикою потужності відгуку детектора оптичного сигналу та функцією довжини хвилі падаючого оптичного сигналу. Характеристики спектрального відгуку фотоприймачів оптичних сигналів на різних довжинах хвиль зазвичай кількісно описуються «кривою спектрального відгуку». Слід зазначити, що лише найвищі характеристики спектрального відгуку на кривій калібруються за абсолютним значенням, а інші характеристики спектрального відгуку на різних довжинах хвиль виражаються нормованими відносними значеннями на основі найвищого значення характеристик спектрального відгуку.

3. Еквівалентна потужність шуму — це потужність сигналу падаючого світла, необхідна, коли напруга вихідного сигналу, створена детектором оптичного сигналу, дорівнює рівню власної шумової напруги самого пристрою. Це основний фактор, який визначає мінімальну інтенсивність оптичного сигналу, яку може виміряти детектор оптичного сигналу, тобто чутливість виявлення.

4. Питома чутливість детектування – характерний параметр, що характеризує властиві характеристики фоточутливого матеріалу детектора. Він являє собою найменшу густину струму падаючого фотона, яку можна виміряти детектором оптичного сигналу. Його значення може змінюватися відповідно до умов роботи детектора довжини хвилі виміряного світлового сигналу (таких як температура навколишнього середовища, прикладене зміщення тощо). Чим більше смуга пропускання детектора, тим більше площа детектора оптичного сигналу, тим менше еквівалентна потужність шуму NEP і тим вище питома чутливість детектування. Вища питома чутливість детектора означає, що він підходить для виявлення набагато слабших оптичних сигналів.

5. Квантова ефективність Q – ще один важливий характерний параметр детектора оптичного сигналу. Він визначається як відношення кількості кількісно визначених «відповідей», створених фотомоном у детекторі, до кількості фотонів, що падають на поверхню світлочутливого матеріалу. Наприклад, для детекторів світлового сигналу, що працюють на випромінюванні фотонів, квантова ефективність - це відношення кількості фотоелектронів, випущених з поверхні фоточутливого матеріалу, до кількості фотонів виміряного сигналу, спроектованого на поверхню. У детекторі оптичного сигналу, який використовує напівпровідниковий матеріал з pn-переходом як фоточутливий матеріал, квантова ефективність детектора обчислюється діленням кількості електронних дірок, створених виміряним світловим сигналом, на кількість падаючих сигнальних фотонів. Іншим поширеним представленням квантової ефективності детектора оптичного сигналу є чутливість детектора Rd.

6. Час відгуку є важливим параметром для характеристики швидкості відгуку детектора оптичного сигналу на зміну інтенсивності вимірюваного світлового сигналу. Коли виміряний світловий сигнал модулюється у формі світлового імпульсу, інтенсивність імпульсного електричного сигналу, утвореного його дією на детектор, повинна «піднятися» до відповідного «піка» після певного часу відгуку, а від « пік», а потім повертається до початкового «нульового значення», що відповідає дії світлового імпульсу. Щоб описати реакцію детектора на зміну інтенсивності виміряного світлового сигналу, час, коли інтенсивність електричного сигналу, створеного імпульсом падаючого світла, зростає від найвищого значення 10% до 90%, називається «наростанням». час», а час, коли форма хвилі імпульсу електричного сигналу падає від найвищого значення 90% до 10%, називається «часом спаду» або «часом загасання».

7. Лінійність відгуку є ще одним важливим характерним параметром, який характеризує функціональний зв'язок між відгуком детектора оптичного сигналу та інтенсивністю падаючого вимірюваного світлового сигналу. Це вимагає виводудетектор оптичного сигналубути пропорційним у певному діапазоні інтенсивності вимірюваного оптичного сигналу. Зазвичай визначається, що відхилення у відсотках від лінійності входу-виходу в заданому діапазоні інтенсивності вхідного оптичного сигналу є лінійністю відгуку детектора оптичного сигналу.