Parámetros característicos básicos dos fotodetectores de sinal óptico

Parámetros característicos básicos do sinal ópticofotodetectores:

Antes de examinar os distintos tipos de fotodetectores, os parámetros característicos do rendemento operativo defotodetectores de sinal ópticoresúmense. Estas características inclúen a responsividade, a resposta espectral, a potencia equivalente ao ruído (NEP), a detectividade específica e a detectividade específica. D*), a eficiencia cuántica e o tempo de resposta.

1. A responsividade Rd utilízase para caracterizar a sensibilidade de resposta do dispositivo á enerxía da radiación óptica. Represéntase pola relación entre o sinal de saída e o sinal incidente. Esta característica non reflicte as características de ruído do dispositivo, senón só a eficiencia de conversión da enerxía da radiación electromagnética en corrente ou tensión. Polo tanto, pode variar coa lonxitude de onda do sinal de luz incidente. Ademais, as características de resposta de potencia tamén son función da polarización aplicada e da temperatura ambiente.

2. A característica de resposta espectral é un parámetro que caracteriza a relación entre a característica de resposta de potencia do detector de sinal óptico e a función de lonxitude de onda do sinal óptico incidente. As características de resposta espectral dos fotodetectores de sinal óptico a diferentes lonxitudes de onda adoitan describirse cuantitativamente mediante a "curva de resposta espectral". Cómpre sinalar que só as características de resposta espectral máis altas da curva se calibran mediante un valor absoluto, e as outras características de resposta espectral a diferentes lonxitudes de onda exprésanse mediante valores relativos normalizados baseados no valor máis alto das características de resposta espectral.

3. A potencia equivalente de ruído é a potencia do sinal de luz incidente necesaria cando a tensión do sinal de saída xerada polo detector de sinal óptico é igual ao nivel de tensión de ruído inherente do propio dispositivo. É o factor principal que determina a intensidade mínima do sinal óptico que pode medir o detector de sinal óptico, é dicir, a sensibilidade de detección.

4. A sensibilidade de detección específica é un parámetro característico que caracteriza as características inherentes do material fotosensible do detector. Representa a densidade de corrente de fotóns incidentes máis baixa que pode medir un detector de sinal óptico. O seu valor pode variar segundo as condicións de funcionamento do detector de lonxitude de onda do sinal de luz medido (como a temperatura ambiente, a polarización aplicada, etc.). Canto maior sexa o ancho de banda do detector, maior será a área do detector de sinal óptico, menor será a potencia equivalente de ruído NEP e maior será a sensibilidade de detección específica. A maior sensibilidade de detección específica do detector significa que é axeitado para a detección de sinais ópticos moito máis débiles.

5. A eficiencia cuántica Q é outro parámetro característico importante do detector de sinal óptico. Defínese como a relación entre o número de "respostas" cuantificables producidas polo fotómono no detector e o número de fotóns incidentes na superficie do material fotosensible. Por exemplo, para os detectores de sinal luminoso que funcionan con emisión de fotóns, a eficiencia cuántica é a relación entre o número de fotoelectróns emitidos pola superficie do material fotosensible e o número de fotóns do sinal medido proxectado sobre a superficie. Nun detector de sinal óptico que utiliza material semicondutor de unión pn como material fotosensible, a eficiencia cuántica do detector calcúlase dividindo o número de pares de buratos de electróns xerados polo sinal luminoso medido polo número de fotóns do sinal incidente. Outra representación común da eficiencia cuántica dun detector de sinal óptico é mediante a responsividade Rd do detector.

6. O tempo de resposta é un parámetro importante para caracterizar a velocidade de resposta do detector de sinal óptico ao cambio de intensidade do sinal de luz medido. Cando o sinal de luz medido se modula en forma de pulso de luz, a intensidade do sinal eléctrico do pulso xerado pola súa acción sobre o detector debe "subir" ata o "pico" correspondente despois dun certo tempo de resposta, e desde o "pico" e logo volver ao "valor cero" inicial correspondente á acción do pulso de luz. Para describir a resposta do detector ao cambio de intensidade do sinal de luz medido, o tempo no que a intensidade do sinal eléctrico xerado polo pulso de luz incidente aumenta desde o seu valor máis alto do 10 % ao 90 % chámase "tempo de subida", e o tempo no que a forma de onda do pulso do sinal eléctrico cae desde o seu valor máis alto do 90 % ao 10 % chámase "tempo de caída" ou "tempo de decaemento".

7. A linealidade da resposta é outro parámetro característico importante que caracteriza a relación funcional entre a resposta do detector de sinal óptico e a intensidade do sinal de luz incidente medido. Require a saída dodetector de sinal ópticoser proporcional dentro dun certo rango da intensidade do sinal óptico medido. Normalmente defínese que a porcentaxe de desviación da linealidade de entrada-saída dentro do rango especificado da intensidade do sinal óptico de entrada é a linealidade de resposta do detector de sinal óptico.