Podstawowe parametry charakterystyczne sygnału optycznegofotodetektory:
Przed zbadaniem różnych form fotodetektorów, charakterystyczne parametry wydajności operacyjnejfotodetektory sygnału optycznegosą podsumowane. Cechy te obejmują czułość, odpowiedź widmową, moc równoważną szumowi (NEP), wykrywalność właściwą i wykrywalność właściwą. D*), wydajność kwantowa i czas reakcji.
1. responsywność Rd służy do charakteryzowania czułości reakcji urządzenia na energię promieniowania optycznego. Jest on reprezentowany przez stosunek sygnału wyjściowego do sygnału padającego. Cecha ta nie odzwierciedla charakterystyki szumowej urządzenia, a jedynie skuteczność przetwarzania energii promieniowania elektromagnetycznego na prąd lub napięcie. Dlatego może zmieniać się w zależności od długości fali padającego sygnału świetlnego. Ponadto charakterystyka odpowiedzi mocy jest również funkcją zastosowanego obciążenia i temperatury otoczenia.
2. Charakterystyka odpowiedzi widmowej to parametr charakteryzujący zależność pomiędzy charakterystyką odpowiedzi mocy detektora sygnału optycznego a funkcją długości fali padającego sygnału optycznego. Charakterystyki odpowiedzi widmowej fotodetektorów sygnału optycznego przy różnych długościach fal są zwykle opisywane ilościowo za pomocą „krzywej odpowiedzi widmowej”. Należy zauważyć, że tylko najwyższe charakterystyki odpowiedzi widmowej na krzywej są kalibrowane za pomocą wartości bezwzględnej, a inne charakterystyki odpowiedzi widmowej przy różnych długościach fal są wyrażane za pomocą znormalizowanych wartości względnych w oparciu o najwyższą wartość charakterystyk odpowiedzi widmowej.
3. Moc równoważna szumowi to moc sygnału światła padającego wymagana, gdy napięcie sygnału wyjściowego generowane przez detektor sygnału optycznego jest równe poziomowi napięcia szumu wewnętrznego samego urządzenia. Jest to główny czynnik określający minimalne natężenie sygnału optycznego, jakie może zmierzyć detektor sygnału optycznego, czyli czułość detekcji.
4. Specyficzna czułość detekcji jest charakterystycznym parametrem charakteryzującym nieodłączne cechy materiału światłoczułego detektora. Reprezentuje najniższą gęstość prądu padającego fotonu, jaką można zmierzyć za pomocą detektora sygnału optycznego. Jego wartość może się różnić w zależności od warunków pracy detektora długości fali mierzonego sygnału świetlnego (takich jak temperatura otoczenia, zastosowane obciążenie itp.). Im większa szerokość pasma detektora, tym większy obszar detektora sygnału optycznego, tym mniejsza moc równoważna szumowi NEP i wyższa właściwa czułość detekcji. Wyższa czułość detekcyjna detektora sprawia, że nadaje się on do detekcji znacznie słabszych sygnałów optycznych.
5. Sprawność kwantowa Q jest kolejnym ważnym parametrem charakterystycznym detektora sygnału optycznego. Definiuje się ją jako stosunek liczby wymiernych „reakcji” wytwarzanych przez fotomon w detektorze do liczby fotonów padających na powierzchnię materiału światłoczułego. Przykładowo, dla detektorów sygnału świetlnego wykorzystujących emisję fotonów, wydajność kwantowa jest stosunkiem liczby fotoelektronów wyemitowanych z powierzchni materiału światłoczułego do liczby fotonów mierzonego sygnału rzucanych na powierzchnię. W detektorze sygnału optycznego wykorzystującym materiał półprzewodnikowy złącza pn jako materiał światłoczuły, wydajność kwantową detektora oblicza się poprzez podzielenie liczby par dziur elektronowych generowanych przez mierzony sygnał świetlny przez liczbę padających fotonów sygnałowych. Innym powszechnym przedstawieniem wydajności kwantowej detektora sygnału optycznego jest responsywność detektora Rd.
6. Czas reakcji jest ważnym parametrem charakteryzującym szybkość reakcji detektora sygnału optycznego na zmianę natężenia mierzonego sygnału świetlnego. Kiedy zmierzony sygnał świetlny jest modulowany do postaci impulsu świetlnego, intensywność impulsowego sygnału elektrycznego generowanego przez jego działanie na detektor musi po pewnym czasie reakcji „wzrosnąć” do odpowiedniego „szczytu” i od „ szczyt”, a następnie powrócić do początkowej „wartości zerowej”, odpowiadającej działaniu impulsu świetlnego. W celu opisania reakcji detektora na zmianę natężenia mierzonego sygnału świetlnego, czas, w którym natężenie sygnału elektrycznego generowanego przez padający impuls świetlny wzrasta od największej wartości 10% do 90%, nazywany jest „narastaniem”. czas”, a czas, w którym kształt fali impulsu sygnału elektrycznego spada z najwyższej wartości 90% do 10%, nazywany jest „czasem opadania” lub „czasem zaniku”.
7. Liniowość odpowiedzi jest kolejnym ważnym charakterystycznym parametrem charakteryzującym zależność funkcjonalną pomiędzy odpowiedzią detektora sygnału optycznego a natężeniem padającego mierzonego sygnału świetlnego. Wymaga wyjściadetektor sygnału optycznegobyć proporcjonalne w pewnym zakresie natężenia mierzonego sygnału optycznego. Zwykle definiuje się, że procentowe odchylenie od liniowości wejście-wyjście w określonym zakresie natężenia wejściowego sygnału optycznego jest liniowością odpowiedzi detektora sygnału optycznego.
Czas publikacji: 12 sierpnia 2024 r