Podstawowe parametry charakterystyczne sygnału optycznegofotodetektory:
Przed zbadaniem różnych form fotodetektorów, charakterystyczne parametry pracyfotodetektory sygnału optycznegoPodsumowano te cechy. Należą do nich: czułość, odpowiedź widmowa, moc równoważna szumowi (NEP), wykrywalność właściwa i wykrywalność właściwa. D*), wydajność kwantowa i czas reakcji.
1. Responsywność Rd służy do scharakteryzowania czułości reakcji urządzenia na energię promieniowania optycznego. Jest ona reprezentowana przez stosunek sygnału wyjściowego do sygnału padającego. Ta cecha nie odzwierciedla charakterystyki szumowej urządzenia, a jedynie wydajność przetwarzania energii promieniowania elektromagnetycznego na prąd lub napięcie. W związku z tym może się zmieniać w zależności od długości fali padającego sygnału świetlnego. Ponadto charakterystyka odpowiedzi mocy jest również funkcją przyłożonego napięcia polaryzacji i temperatury otoczenia.
2. Charakterystyka odpowiedzi widmowej to parametr charakteryzujący zależność między charakterystyką mocy detektora sygnału optycznego a funkcją długości fali padającego sygnału optycznego. Charakterystyki odpowiedzi widmowej fotodetektorów sygnału optycznego dla różnych długości fal są zazwyczaj opisywane ilościowo za pomocą „krzywej odpowiedzi widmowej”. Należy zauważyć, że tylko najwyższe charakterystyki odpowiedzi widmowej na krzywej są kalibrowane wartością bezwzględną, a pozostałe charakterystyki odpowiedzi widmowej dla różnych długości fal są wyrażane za pomocą znormalizowanych wartości względnych w oparciu o najwyższą wartość charakterystyki odpowiedzi widmowej.
3. Ekwiwalent mocy szumu to moc padającego sygnału świetlnego wymagana, gdy napięcie sygnału wyjściowego generowane przez detektor sygnału optycznego jest równe poziomowi napięcia szumu własnego samego urządzenia. Jest to główny czynnik określający minimalną intensywność sygnału optycznego mierzoną przez detektor sygnału optycznego, czyli czułość detekcji.
4. Czułość detekcji właściwej to parametr charakteryzujący naturalne właściwości materiału światłoczułego detektora. Reprezentuje ona 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, przyłożone napięcie polaryzacji itp.). Im większa szerokość pasma detektora, tym większa powierzchnia detektora sygnału optycznego, mniejszy równoważnik mocy szumu NEP i wyższa czułość detekcji właściwej. Wyższa czułość detekcji właściwej oznacza, że detektor nadaje się do detekcji znacznie słabszych sygnałów optycznych.
5. Wydajność kwantowa Q to kolejny ważny parametr charakterystyczny detektora sygnału optycznego. Jest ona definiowana jako stosunek liczby mierzalnych „odpowiedzi” wytwarzanych przez fotomon w detektorze do liczby fotonów padających na powierzchnię materiału światłoczułego. Na przykład, w przypadku detektorów sygnału świetlnego działających w oparciu o emisję fotonów, wydajność kwantowa to stosunek liczby fotoelektronów emitowanych z powierzchni materiału światłoczułego do liczby fotonów mierzonego sygnału rzutowanych na tę powierzchnię. W detektorze sygnału optycznego wykorzystującym materiał półprzewodnikowy ze złączem p-n jako materiał światłoczuły, wydajność kwantową detektora oblicza się, dzieląc liczbę par elektronowo-dziurowych generowanych przez mierzony sygnał świetlny przez liczbę padających fotonów sygnału. Innym powszechnym sposobem przedstawienia wydajności kwantowej detektora sygnału optycznego jest czułość detektora Rd.
6. Czas reakcji jest ważnym parametrem charakteryzującym szybkość reakcji detektora sygnału optycznego na zmianę natężenia mierzonego sygnału świetlnego. Gdy mierzony sygnał świetlny jest modulowany do postaci impulsu świetlnego, natężenie impulsowego sygnału elektrycznego generowanego przez jego działanie na detektor musi „wzrosnąć” do odpowiadającego mu „szczytu” po upływie określonego czasu reakcji, a następnie od „szczytu” spaść do początkowej „wartości zerowej” odpowiadającej działaniu impulsu świetlnego. Aby opisać reakcję detektora na zmianę natężenia mierzonego sygnału świetlnego, czas, w którym natężenie sygnału elektrycznego generowanego przez padający impuls świetlny wzrasta od swojej najwyższej wartości wynoszącej 10% do 90%, nazywa się „czasem narastania”, a czas, w którym przebieg impulsu elektrycznego sygnału spada od swojej najwyższej wartości wynoszącej 90% do 10%, nazywa się „czasem opadania” lub „czasem zaniku”.
7. Liniowość odpowiedzi to kolejny ważny parametr charakteryzujący zależność funkcjonalną między odpowiedzią detektora sygnału optycznego a natężeniem padającego mierzonego sygnału świetlnego. Wymaga ona sygnału wyjściowegodetektor sygnału optycznegobyć proporcjonalna w pewnym zakresie natężenia mierzonego sygnału optycznego. Zwykle definiuje się, że procentowe odchylenie od liniowości wejścia-wyjścia w określonym zakresie natężenia wejściowego sygnału optycznego jest liniowością odpowiedzi detektora sygnału optycznego.
Czas publikacji: 12 sierpnia 2024 r.