Серія фотодетекторів: Вступ до балансного фотодетектора

Вступ доБалансний фотодетектор(Оптоелектронний детектор балансу)
Балансні фотодетектори можна розділити на типи волоконно-оптичного з'єднання та просторового оптичного з'єднання відповідно до методу оптичного з'єднання. Внутрішньо вони складаються з двох високо узгоджених фотодіодів, модуля схеми трансімпедансного підсилювача з низьким рівнем шуму та високою пропускною здатністю, а також модуля живлення з наднизьким рівнем шуму. Вони мають такі характеристики, як високий коефіцієнт придушення синфазних сигналів, наднизький рівень шуму та висока пропускна здатність, і широко використовуються в галузі когерентного оптичного зв'язку. В останні роки вони стали дослідницьким центром для підприємств та університетів у різних країнах.
Принцип роботи балансового фотодетектора (Оптоелектронний детектор балансу)
Балансний фотодетектор використовує два фотодіоди у зворотному стані зміщення як приймач світла. Під час прийому світлового сигналу фотострум, що генерується двома фотодіодами, віднімається та подається на трансімпедансний підсилювач для перетворення сигналу струму в сигнал напруги для виходу. Використання самовідновлювальної структури може ефективно придушити синфазний сигнал, що вноситься світловим та темновим струмом локального генератора, збільшити сигнал диференціального режиму та певною мірою покращити здатність виявлення слабких світлових сигналів.
Переваги: ​​Високий коефіцієнт придушення синфазних сигналів, висока чутливість та широка смуга пропускання можуть задовольнити різні сценарії застосування.
Недоліки: Низька насичена оптична сила, підходить лише для виявлення слабкого світла, потребує покращення інтеграції.

РИС.: Схема принципу роботи детектора балансу
Параметри продуктивності балансового фотодетектора (оптоелектронногоДетектор балансу)
1. Швидкість реагування
Чутливість стосується ефективності фотодіода у перетворенні світлових сигналів у фотострум, що є відношенням фотоструму до світлової потужності. Вибір фотодіода з вищою чутливістю може ефективно покращити чутливість балансного фотодетектора.
Чутливість стосується ефективності фотодіода у перетворенні світлових сигналів у фотострум, що є відношенням фотоструму до світлової потужності. Вибір фотодіода з вищою чутливістю може ефективно покращити чутливість балансного фотодетектора.
2. Пропускна здатність
Смуга пропускання являє собою частоту сигналу, на якій амплітуда вихідного сигналу балансного фотодетектора зменшується на -3 дБ, і пов'язана з паразитною ємністю фотодіода, розміром трансімпедансу та добутком коефіцієнта пропускання операційного підсилювача.
3. Коефіцієнт подавлення синфазного сигналу
Коефіцієнт придушення синфазних сигналів використовується для вимірювання ступеня придушення синфазних сигналів збалансованими детекторами, а комерційні продукти зазвичай вимагають мінімального придушення синфазних сигналів 25 дБ.
4.НЕП
Еквівалентна потужність шуму: потужність вхідного сигналу, необхідна при співвідношенні сигнал/шум, що дорівнює 1, що є важливим параметром для вимірювання шумових характеристик системи. Основними компонентами збалансованого шуму детектора є оптичний шум розсіювання та електричний шум.

Застосування балансового фотодетектора (оптоелектронного балансового детектора)
В останні роки балансні фотодетектори широко використовуються в таких галузях, як лазерний вітровий радар, лазерне вимірювання вібрації, волоконно-оптичне зондування, когерентне виявлення слабкого світла, спектральне виявлення, виявлення газу тощо. Дослідження високої швидкості, широкої пропускної здатності, низького рівня шуму, високого коефіцієнта придушення синфазних сигналів та високої чутливості балансних детекторів зробили прорив і розвиваються в напрямку високої інтеграції та низького енергоспоживання для задоволення різних сценаріїв застосування.