Seria fotodetektorów: Wprowadzenie do fotodetektora balansowego

Wprowadzenie doFotodetektor równowagi(Optoelektroniczny detektor równowagi)
Fotodetektor Balance można podzielić na fotodetektor ze sprzężeniem światłowodowym i fotodetektor ze sprzężeniem przestrzennym, w zależności od metody sprzężenia. Wewnątrz składa się on z dwóch wysoce dopasowanych fotodiod, niskoszumnego, szerokopasmowego modułu wzmacniacza transimpedancyjnego oraz ultraniskoszumowego modułu mocy. Charakteryzuje się wysokim współczynnikiem tłumienia sygnału wspólnego, ultraniskim poziomem szumów i szerokim pasmem, i jest szeroko stosowany w dziedzinie koherentnej komunikacji optycznej. W ostatnich latach stał się on ważnym ośrodkiem badawczym dla przedsiębiorstw i uniwersytetów w różnych krajach.
Zasada działania fotodetektora balansowego (Optoelektroniczny detektor równowagi)
Fotodetektor Balance wykorzystuje dwie fotodiody w stanie polaryzacji zaporowej jako odbiornik światła. Podczas odbioru sygnału świetlnego, fotoprąd generowany przez dwie fotodiody jest odejmowany i sprzężony ze wzmacniaczem transimpedancyjnym w celu przekształcenia sygnału prądowego na sygnał napięciowy. Zastosowanie struktury samoredukującej pozwala skutecznie tłumić sygnał współbieżny generowany przez prądy światła i ciemności lokalnego oscylatora, zwiększać sygnał różnicowy i w pewnym stopniu poprawiać zdolność detekcji słabych sygnałów świetlnych.
Zalety: Wysoki współczynnik tłumienia sygnału wspólnego, 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 działania fotodetektora balansowego (optoelektronicznego)Detektor równowagi)
1. Reaktywność
Responsywność odnosi się do wydajności fotodiody w konwersji sygnałów świetlnych na fotoprąd, czyli stosunku fotoprądu do mocy światła. Wybór fotodiody o wyższej responsywności może skutecznie poprawić czułość fotodetektora Balance.
Responsywność odnosi się do wydajności fotodiody w konwersji sygnałów świetlnych na fotoprąd, czyli stosunku fotoprądu do mocy światła. Wybór fotodiody o wyższej responsywności może skutecznie poprawić czułość fotodetektora Balance.
2. Przepustowość
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 produktem wzmocnienia pasma wzmacniacza operacyjnego.
3. Współczynnik tłumienia sygnału wspólnego
Współczynnik tłumienia sygnału wspólnego służy do pomiaru stopnia tłumienia sygnałów wspólnego trybu przez detektory zbalansowane. Produkty komercyjne wymagają na ogół minimalnego tłumienia sygnału wspólnego trybu wynoszącego 25 dB.
4.NEP
Ekwiwalent mocy szumu: Moc sygnału wejściowego wymagana przy stosunku sygnału do szumu równym 1, co jest ważnym parametrem pomiaru szumów systemu. Głównymi składnikami zrównoważonego szumu detektora są szum rozpraszania optycznego i szum elektryczny.

Zastosowanie fotodetektora równowagi (optoelektronicznego detektora równowagi)
W ostatnich latach detektory Balance Photodetector znalazły szerokie zastosowanie w takich dziedzinach, jak laserowy radar wiatrowy, pomiar drgań laserowych, czujniki światłowodowe, koherentna detekcja 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.