Parámetros característicos básicos dos fotodetectores de sinal óptico

Parámetros característicos básicos do sinal ópticofotodetectores:

Antes de examinar varias formas de fotodetectores, os parámetros característicos do rendemento operativo defotodetectores de sinal ópticose resumen. Estas características inclúen a capacidade de resposta, resposta espectral, potencia equivalente ao ruído (NEP), detectividade específica e detectividade específica. D*), eficiencia cuántica e tempo de resposta.

1. Resposta Rd utilízase para caracterizar a sensibilidade de resposta do dispositivo á enerxía de 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 converter a enerxía da radiación electromagnética en corrente ou voltaxe. 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 descríbense cuantitativamente mediante a "curva de resposta espectral". Hai que ter en conta que só as características de resposta espectral máis altas da curva se calibran en 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 principal factor 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 específica de detección é un parámetro característico que caracteriza as características inherentes ao material fotosensible do detector. Representa a menor densidade de corrente de fotóns incidente que se pode medir mediante un detector de sinal óptico. O seu valor pode variar segundo as condicións de funcionamento do detector de lonxitude de onda do sinal luminoso 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 ao ruído NEP e maior será a sensibilidade específica de detección. 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 fotón no detector e o número de fotóns que inciden na superficie do material fotosensible. Por exemplo, para os detectores de sinais luminosos 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 na superficie. Nun detector de sinal óptico que usa material semicondutor de unión pn como material fotosensible, a eficiencia cuántica do detector calcúlase dividindo o número de pares de buratos electrónicos xerados polo sinal luminoso medido polo número de fotóns de sinal incidente. Outra representación común da eficiencia cuántica dun detector de sinal óptico é mediante a capacidade de resposta do detector Rd.

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 luminoso medido. Cando o sinal de luz medido se modula en forma de pulso luminoso, a intensidade do sinal eléctrico de pulso xerado pola súa acción sobre o detector debe "elevar" ata o "pico" correspondente despois dun certo tempo de resposta, e a partir do " pico" e despois caer de novo ao "valor cero" inicial correspondente á acción do pulso luminoso. Para describir a resposta do detector ao cambio de intensidade do sinal de luz medido, o momento no que a intensidade do sinal eléctrico xerado polo pulso de luz incidente aumenta do seu valor máis alto do 10% ao 90% denomínase "aumento". tempo", e o momento no que a forma de onda do pulso do sinal eléctrico cae do seu valor máis alto do 90% ao 10% chámase "tempo de caída" ou "tempo de decaimento".

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 luminoso medido incidente. Require a saída dodetector de sinal ópticoser proporcional dentro dun determinado rango da intensidade do sinal óptico medido. Normalmente defínese que a desviación porcentual da linealidade de entrada-saída dentro do intervalo especificado da intensidade do sinal óptico de entrada é a linealidade de resposta do detector de sinal óptico.