Основні характерні параметри оптичного сигналуфотодетектори:
Перш ніж розглядати різні типи фотодетекторів, слід розглянути характерні параметри їхньої робочої продуктивності.фотодетектори оптичних сигналівузагальнено. Ці характеристики включають чутливість, спектральну характеристику, еквівалентну потужність шуму (NEP), питому детектувальну здатність та питому детектувальну здатність D*, квантову ефективність та час відгуку.
1. Чутливість Rd використовується для характеристики чутливості пристрою до енергії оптичного випромінювання. Вона представлена відношенням вихідного сигналу до падаючого сигналу. Ця характеристика не відображає шумові характеристики пристрою, а лише ефективність перетворення енергії електромагнітного випромінювання в струм або напругу. Тому вона може змінюватися залежно від довжини хвилі падаючого світлового сигналу. Крім того, характеристики енергетичної характеристики також залежать від прикладеного зміщення та температури навколишнього середовища.
2. Спектральна характеристика відгуку – це параметр, що характеризує зв'язок між характеристикою потужності оптичного детектора сигналу та функцією довжини хвилі падаючого оптичного сигналу. Спектральні характеристики відгуку фотодетекторів оптичного сигналу на різних довжинах хвиль зазвичай кількісно описуються за допомогою «кривої спектральної характеристики». Слід зазначити, що лише найвищі характеристики спектральної характеристики на кривій калібруються за абсолютним значенням, а інші характеристики спектральної характеристики на різних довжинах хвиль виражаються нормалізованими відносними значеннями на основі найвищого значення характеристик спектральної характеристики відгуку.
3. Еквівалентна потужність шуму – це потужність сигналу падаючого світла, необхідна, коли вихідна напруга сигналу, що генерується оптичним детектором сигналу, дорівнює власному рівню напруги шуму самого пристрою. Це основний фактор, що визначає мінімальну інтенсивність оптичного сигналу, яку може виміряти оптичний детектор сигналу, тобто чутливість детектування.
4. Питома чутливість детектування – це характеристичний параметр, що характеризує властивості фоточутливого матеріалу детектора. Він являє собою найнижчу густину струму падаючих фотонів, яку може виміряти детектор оптичного сигналу. Його значення може змінюватися залежно від умов роботи детектора довжини хвилі вимірюваного світлового сигналу (таких як температура навколишнього середовища, прикладена напруга зміщення тощо). Чим більша смуга пропускання детектора, тим більша площа детектора оптичного сигналу, тим менша еквівалентна потужність шуму NEP і тим вища питома чутливість детектування. Вища питома чутливість детектора означає, що він придатний для детектування значно слабших оптичних сигналів.
5. Квантова ефективність Q – ще один важливий характеристичний параметр детектора оптичного сигналу. Вона визначається як відношення кількості кількісно вимірюваних «відповідей», що генеруються фотомоном у детекторі, до кількості фотонів, що падають на поверхню фоточутливого матеріалу. Наприклад, для детекторів світлового сигналу, що працюють на фотонному випромінюванні, квантова ефективність – це відношення кількості фотоелектронів, що випромінюються з поверхні фоточутливого матеріалу, до кількості фотонів вимірюваного сигналу, що проектуються на поверхню. В детекторі оптичного сигналу, що використовує напівпровідниковий матеріал з pn-переходом як фоточутливий матеріал, квантова ефективність детектора розраховується шляхом ділення кількості електрон-діркових пар, що генеруються вимірюваним світловим сигналом, на кількість фотонів, що падають на нього. Іншим поширеним представленням квантової ефективності детектора оптичного сигналу є чутливість детектора Rd.
6. Час відгуку є важливим параметром, що характеризує швидкість реакції оптичного детектора сигналу на зміну інтенсивності вимірюваного світлового сигналу. Коли вимірюваний світловий сигнал модулюється у форму світлового імпульсу, інтенсивність імпульсного електричного сигналу, що генерується його дією на детектор, повинна «піднятися» до відповідного «піку» після певного часу відгуку, а потім з «піку» повернутися до початкового «нульового значення», що відповідає дії світлового імпульсу. Для опису реакції детектора на зміну інтенсивності вимірюваного світлового сигналу час, коли інтенсивність електричного сигналу, що генерується падаючим світловим імпульсом, підвищується від свого найвищого значення 10% до 90%, називається «часом наростання», а час, коли форма хвилі електричного сигналу падає від свого найвищого значення 90% до 10%, називається «часом спаду» або «часом затухання».
7. Лінійність відгуку – це ще один важливий параметр, який характеризує функціональний зв'язок між відгуком оптичного детектора сигналу та інтенсивністю падаючого вимірюваного світлового сигналу. Він вимагає виходуоптичний детектор сигналубути пропорційним у певному діапазоні інтенсивності вимірюваного оптичного сигналу. Зазвичай визначається, що відсоткове відхилення від лінійності вхід-вихід у заданому діапазоні інтенсивності вхідного оптичного сигналу є лінійністю відгуку детектора оптичного сигналу.
Час публікації: 12 серпня 2024 р.