Parametri caratteristici di base dei fotodettori del segnale ottico

Parametri caratteristici di base del segnale otticoPhotoDetector:

Prima di esaminare varie forme di fotodettori, i parametri caratteristici delle prestazioni operative diPhotoDetector di segnale otticosono riassunti. Queste caratteristiche includono reattività, risposta spettrale, potenza equivalente al rumore (NEP), rilevanza specifica e rilevanza specifica. D*), efficienza quantistica e tempo di risposta.

1. Resattività RD viene utilizzata per caratterizzare la sensibilità di risposta del dispositivo all'energia delle radiazioni ottiche. È rappresentato dal rapporto tra segnale di uscita e segnale incidente. Questa caratteristica non riflette le caratteristiche del rumore del dispositivo, ma solo l'efficienza della conversione dell'energia di radiazione elettromagnetica in corrente o tensione. Pertanto, può variare con la lunghezza d'onda del segnale della luce incidente. Inoltre, le caratteristiche di risposta di potenza sono anche una funzione della distorsione applicata e della temperatura ambiente.

2. La caratteristica della risposta spettrale è un parametro che caratterizza la relazione tra la caratteristica della risposta di potenza del rilevatore del segnale ottico e la funzione di lunghezza d'onda del segnale ottico incidente. Le caratteristiche di risposta spettrale dei fotodettori del segnale ottico a diverse lunghezze d'onda sono generalmente descritte quantitativamente mediante "curva di risposta spettrale". Va notato che solo le più alte caratteristiche di risposta spettrale nella curva sono calibrate dal valore assoluto e che le altre caratteristiche di risposta spettrale a diverse lunghezze d'onda sono espresse da valori relativi normalizzati in base al valore più alto delle caratteristiche di risposta spettrale.

3. La potenza equivalente al rumore è la potenza del segnale della luce incidente richiesta quando la tensione del segnale di uscita generata dal rilevatore del segnale ottico è uguale al livello di tensione di rumore intrinseco del dispositivo stesso. È il fattore principale che determina l'intensità minima del segnale ottico che può essere misurata dal rilevatore del segnale ottico, ovvero la sensibilità di rilevamento.

4. La sensibilità di rilevamento specifica è un parametro caratteristico che caratterizza le caratteristiche intrinseche del materiale fotosensibile del rivelatore. Rappresenta la densità di corrente del fotone incidente più bassa che può essere misurata da un rilevatore di segnale ottico. Il suo valore può variare in base alle condizioni operative del rilevatore di lunghezze d'onda del segnale di luce misurato (come temperatura ambiente, distorsione applicata, ecc.). Maggiore è la larghezza di banda del rilevatore, maggiore è l'area del rilevatore del segnale ottico, minore è la potenza equivalente al rumore NEP e maggiore è la sensibilità di rilevamento specifica. La sensibilità di rilevamento specifica più elevata del rivelatore significa che è adatto al rilevamento di segnali ottici molto più deboli.

5. Efficienza quantistica Q è un altro importante parametro caratteristico del rilevatore del segnale ottico. È definito come il rapporto tra il numero di "risposte" quantificabili prodotte dal fotomone nel rivelatore al numero di fotoni incidenti sulla superficie del materiale fotosensibile. Ad esempio, per i rilevatori di segnale luminoso che operano sull'emissione di fotoni, l'efficienza quantistica è il rapporto tra il numero di fotoelettroni emessi dalla superficie del materiale fotosensibile al numero di fotoni del segnale misurato proiettato sulla superficie. In un rilevatore di segnale ottico che utilizza materiale a semiconduttore di giunzione PN come materiale fotosensibile, l'efficienza quantica del rivelatore viene calcolata dividendo il numero di coppie di fori di elettroni generati dal segnale di luce misurato dal numero di fotoni del segnale incidente. Un'altra rappresentazione comune dell'efficienza quantistica di un rilevatore di segnale ottico è per mezzo della reattività del rivelatore RD.

6. Il tempo di risposta è un parametro importante per caratterizzare la velocità di risposta del rilevatore del segnale ottico alla variazione di intensità del segnale di luce misurato. Quando il segnale di luce misurato viene modulato nella forma di un impulso di luce, l'intensità del segnale elettrico dell'impulso generato dalla sua azione sul rivelatore deve "salire" al corrispondente "picco" dopo un determinato tempo di risposta e dal "picco" e quindi ricadere al "valore zero" corrispondente all'azione del impulso della luce. Al fine di descrivere la risposta del rivelatore alla variazione di intensità del segnale di luce misurata, il tempo in cui l'intensità del segnale elettrico generato dall'impulso di luce incidente aumenta dal suo valore più alto del 10% al 90% è chiamato "tempo di salita" e il tempo in cui il segnale elettrico è la forma d'onda dell'impulso scende dal suo valore più alto del 90% al 10% è chiamato "tempo di caduta" o "tempo di caduta".

7. La linearità della risposta è un altro importante parametro caratteristico che caratterizza la relazione funzionale tra la risposta del rilevatore del segnale ottico e l'intensità del segnale di luce misurata incidente. Richiede l'output delRilevatore del segnale otticoessere proporzionale all'interno di un certo intervallo di intensità del segnale ottico misurato. Di solito è definito che la deviazione percentuale dalla linearità input-output all'interno dell'intervallo specificato dell'intensità del segnale ottico di ingresso è la linearità di risposta del rilevatore del segnale ottico.