Podstawowe parametry charakterystyczne sygnału optycznegofotodetektory:
Przed zbadaniem różnych form fotodetektorów, charakterystyczne parametry pracyfotodetektory sygnału optycznegosą podsumowane. Te cechy obejmują responsywność, odpowiedź widmową, moc równoważną szumowi (NEP), wykrywalność właściwą i wykrywalność właściwą. D*), wydajność kwantową i czas reakcji.
1. Responsywność Rd jest używana do scharakteryzowania czułości reakcji urządzenia na energię promieniowania optycznego. Jest ona reprezentowana przez stosunek sygnału wyjściowego do sygnału padającego. Ta cecha nie odzwierciedla charakterystyki szumu urządzenia, ale jedynie wydajność konwersji energii promieniowania elektromagnetycznego na prąd lub napięcie. Dlatego może się zmieniać w zależności od długości fali sygnału światła padającego. Ponadto charakterystyki reakcji mocy są również funkcją zastosowanego polaryzacji i temperatury otoczenia.
2. Charakterystyka odpowiedzi widmowej to parametr, który charakteryzuje związek między charakterystyką odpowiedzi mocy detektora sygnału optycznego a funkcją długości fali padającego sygnału optycznego. Charakterystyki odpowiedzi widmowej fotodetektorów sygnału optycznego przy różnych długościach fali są zwykle opisywane ilościowo za pomocą „krzywej odpowiedzi widmowej”. Należy zauważyć, że tylko najwyższe charakterystyki odpowiedzi widmowej na krzywej są kalibrowane wartością bezwzględną, a inne charakterystyki odpowiedzi widmowej przy różnych długościach fali są wyrażane za pomocą znormalizowanych wartości względnych w oparciu o najwyższą wartość charakterystyki odpowiedzi widmowej.
3. Ekwiwalent mocy szumu to moc sygnału światła padającego wymagana, gdy napięcie sygnału wyjściowego generowane przez detektor sygnału optycznego jest równe poziomowi napięcia szumu samego urządzenia. Jest to główny czynnik, który określa minimalną intensywność sygnału optycznego, którą można zmierzyć za pomocą detektora sygnału optycznego, czyli czułość wykrywania.
4. Specyficzna czułość detekcji jest charakterystycznym parametrem, który charakteryzuje wrodzone właściwości materiału światłoczułego detektora. Reprezentuje najniższą gęstość padającego prądu fotonów, jaką można zmierzyć za pomocą detektora sygnału optycznego. Jej wartość może się zmieniać w zależności od warunków pracy detektora długości fali mierzonego sygnału świetlnego (takich jak temperatura otoczenia, zastosowane odchylenie itp.). Im większa szerokość pasma detektora, tym większy obszar detektora sygnału optycznego, tym mniejsza moc równoważna szumowi NEP i wyższa specyficzna czułość detekcji. Wyższa specyficzna czułość detekcji detektora oznacza, że nadaje się on do wykrywania znacznie słabszych sygnałów optycznych.
5. Wydajność kwantowa Q jest kolejnym ważnym parametrem charakterystycznym detektora sygnału optycznego. Jest ona definiowana jako stosunek liczby mierzalnych „odpowiedzi” wytworzonych przez fotomon w detektorze do liczby fotonów padających na powierzchnię materiału światłoczułego. Na przykład w przypadku detektorów sygnału świetlnego działających na zasadzie emisji fotonów wydajność kwantowa jest stosunkiem liczby fotoelektronów emitowanych z powierzchni materiału światłoczułego do liczby fotonów mierzonego sygnału rzutowanych na powierzchnię. W detektorze sygnału optycznego wykorzystującym materiał półprzewodnikowy ze złączem pn jako materiał światłoczuły, wydajność kwantowa detektora jest obliczana przez podzielenie liczby par elektronowo-dziurowych generowanych przez mierzony sygnał świetlny przez liczbę padających fotonów sygnału. Innym powszechnym przedstawieniem wydajności kwantowej detektora sygnału optycznego jest czułość detektora Rd.
6. Czas reakcji jest ważnym parametrem charakteryzującym szybkość reakcji detektora sygnału optycznego na zmianę intensywności mierzonego sygnału świetlnego. Gdy mierzony sygnał świetlny jest modulowany do postaci impulsu świetlnego, intensywność impulsowego sygnału elektrycznego generowanego przez jego działanie na detektor musi „wzrosnąć” do odpowiadającego mu „szczytu” po pewnym czasie reakcji, a następnie od „szczytu”, a następnie spaść z powrotem do początkowej „wartości zerowej” odpowiadającej działaniu impulsu świetlnego. Aby opisać reakcję detektora na zmianę intensywności mierzonego sygnału świetlnego, czas, w którym intensywność sygnału elektrycznego generowanego przez padający impuls świetlny wzrasta od swojej najwyższej wartości 10% do 90%, nazywa się „czasem narastania”, a czas, w którym przebieg impulsu sygnału elektrycznego spada od swojej najwyższej wartości 90% do 10%, nazywa się „czasem opadania” lub „czasem zaniku”.
7. Liniowość odpowiedzi jest kolejnym ważnym parametrem charakterystycznym, który charakteryzuje związek funkcjonalny między odpowiedzią detektora sygnału optycznego a intensywnością padającego mierzonego sygnału świetlnego. Wymaga ona wyjściadetektor sygnału optycznegobyć proporcjonalnym w pewnym zakresie intensywności mierzonego sygnału optycznego. Zwykle definiuje się, że procentowe odchylenie od liniowości wejścia-wyjścia w określonym zakresie intensywności sygnału optycznego wejściowego jest liniowością odpowiedzi detektora sygnału optycznego.
Czas publikacji: 12-08-2024