Seria fotodetektorów: Wprowadzenie do fotodetektora Balance

Wprowadzenie doFotodetektor równowagi(Detektor równowagi optoelektronicznej)
Balance Photodetector można podzielić na typ sprzężenia światłowodowego i typ sprzężenia optycznego przestrzennego zgodnie z metodą sprzężenia optycznego. Wewnętrznie składa się z dwóch wysoce dopasowanych fotodiod, modułu obwodu wzmacniacza transimpedancji o niskim poziomie szumów i dużej szerokości pasma oraz modułu mocy o bardzo niskim poziomie szumów. Charakteryzuje się wysokim współczynnikiem tłumienia sygnału wspólnego, bardzo niskim poziomem szumów i dużą szerokością pasma, a także jest szeroko stosowany w dziedzinie spójnej komunikacji optycznej. W ostatnich latach stał się punktem zapalnym badań dla przedsiębiorstw i uniwersytetów w różnych krajach.
Zasada działania fotodetektora balansowego (Optoelektroniczny detektor równowagi)
Balance Photodetector wykorzystuje dwie fotodiody w stanie polaryzacji zaporowej jako jednostkę odbiorczą światła. Podczas odbioru sygnału świetlnego fotoprąd generowany przez dwie fotodiody jest odejmowany i sprzężony ze wzmacniaczem transimpedancji, aby przekształcić sygnał prądu w sygnał napięciowy do wyjścia. Zastosowanie samoredukującej się struktury może skutecznie tłumić sygnał trybu wspólnego wprowadzany przez lokalny oscylator prądu jasnego i ciemnego, zwiększać sygnał trybu różnicowego i w pewnym stopniu poprawiać zdolność wykrywania słabych sygnałów świetlnych.
Zalety: Wysoki współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego, wysoka czułość i duża szerokość pasma wykrywania umożliwiają spełnienie wymagań różnych scenariuszy zastosowań.
Wady: Niska moc optyczna nasycenia, nadaje się jedynie do wykrywania słabego światła, konieczna jest poprawa integracji.

RYS.: Schemat działania detektora równowagi
Parametry pracy fotodetektora Balance (optoelektronicznego)Detektor równowagi)
1. Reaktywność
Responsywność odnosi się do wydajności fotodiody w konwersji sygnałów świetlnych na fotoprąd, co jest stosunkiem fotoprądu do mocy światła. Wybór fotodiody o wyższej reaktywności może skutecznie poprawić czułość Balance Photodetector.
Responsywność odnosi się do wydajności fotodiody w konwersji sygnałów świetlnych na fotoprąd, co jest stosunkiem fotoprądu do mocy światła. Wybór fotodiody o wyższej reaktywności może skutecznie poprawić czułość Balance Photodetector.
2. Szerokość pasma
Szerokość pasma reprezentuje częstotliwość sygnału, przy której amplituda sygnału wyjściowego fotodetektora równoważącego zanika o -3 dB i jest związana z pojemnością pasożytniczą fotodiody, rozmiarem transimpedancji i iloczynem wzmocnienia i szerokości pasma wzmacniacza operacyjnego.
3. Współczynnik tłumienia sygnału wspólnego
Współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego służy do pomiaru stopnia tłumienia sygnałów współbieżnych przez detektory zbalansowane. Produkty komercyjne wymagają na ogół minimalnego tłumienia sygnału współbieżnego wynoszącego 25 dB.
4.NEP
Ekwiwalentna moc szumu: Moc sygnału wejściowego wymagana przy stosunku sygnału do szumu wynoszącym 1, co jest ważnym parametrem pomiaru wydajności szumu systemu. Głównymi składnikami zrównoważonego szumu detektora są szum rozpraszania optycznego i szum elektryczny.

Zastosowanie fotodetektora równowagi (optoelektronicznego detektora równowagi)
W ostatnich latach fotodetektory Balance znalazły szerokie zastosowanie w takich dziedzinach jak radary laserowe, pomiary drgań laserowych, czujniki światłowodowe, detekcja koherentna słabego światła, detekcja widmowa, detekcja gazów itp. Badania nad dużą prędkością, dużą przepustowością, niskim poziomem szumów, wysokim współczynnikiem tłumienia sygnału wspólnego i wysoką czułością detektorów zrównoważonych dokonały przełomu i rozwijają się w kierunku wysokiej integracji i niskiego zużycia energii, aby sprostać różnym scenariuszom zastosowań.