Introduzione aFotorilevatore di equilibrio(Rilevatore di equilibrio optoelettronico)
Il fotodiodo di bilanciamento può essere suddiviso in tipo ad accoppiamento in fibra ottica e tipo ad accoppiamento ottico spaziale a seconda del metodo di accoppiamento ottico. Internamente, è costituito da due fotodiodi altamente adattati, un modulo di circuito amplificatore di transimpedenza a basso rumore e alta larghezza di banda e un modulo di potenza a bassissimo rumore. Presenta le caratteristiche di un elevato rapporto di reiezione di modo comune, bassissimo rumore e alta larghezza di banda, ed è ampiamente utilizzato nel campo della comunicazione ottica coerente. Negli ultimi anni è diventato un punto di riferimento per la ricerca di aziende e università in diversi paesi.
Principio di funzionamento del fotodiodo di bilanciamento (Rilevatore di equilibrio optoelettronico)
Il fotodiodo di bilanciamento utilizza due fotodiodi polarizzati inversamente come unità di ricezione della luce. Quando riceve un segnale luminoso, la fotocorrente generata dai due fotodiodi viene sottratta e accoppiata a un amplificatore a transimpedenza per convertire il segnale di corrente in un segnale di tensione per l'uscita. L'uso di una struttura auto-riducente può sopprimere efficacemente il segnale di modo comune introdotto dalla corrente di luce e di buio dell'oscillatore locale, aumentare il segnale di modo differenziale e, in una certa misura, migliorare la capacità di rilevamento di segnali luminosi deboli.
Vantaggi: l'elevato rapporto di reiezione di modo comune, l'elevata sensibilità e l'elevata larghezza di banda di rilevamento possono soddisfare vari scenari applicativi.
Svantaggi: bassa potenza ottica satura, adatto solo per il rilevamento di luce debole, l'integrazione deve essere migliorata.
FIG: Schema del principio di funzionamento del rilevatore di equilibrio
Parametri di prestazione del fotodiodo di bilanciamento (optoelettronico)Rilevatore di equilibrio)
1. Reattività
La reattività si riferisce all'efficienza di un fotodiodo nel convertire i segnali luminosi in fotocorrente, ovvero il rapporto tra fotocorrente e potenza luminosa. La scelta di un fotodiodo con una maggiore reattività può migliorare efficacemente la sensibilità del fotodiodo Balance.
La reattività si riferisce all'efficienza di un fotodiodo nel convertire i segnali luminosi in fotocorrente, ovvero il rapporto tra fotocorrente e potenza luminosa. La scelta di un fotodiodo con una maggiore reattività può migliorare efficacemente la sensibilità del fotodiodo Balance.
2. Larghezza di banda
La larghezza di banda rappresenta la frequenza del segnale alla quale l'ampiezza del segnale di uscita del fotodiodo di bilanciamento decade di -3 dB ed è correlata alla capacità parassita del fotodiodo, alla dimensione della transimpedenza e al prodotto della larghezza di banda del guadagno dell'amplificatore operazionale.
3. Rapporto di reiezione di modo comune
Il rapporto di reiezione di modo comune viene utilizzato per misurare il grado di soppressione dei segnali di modo comune mediante rilevatori bilanciati; i prodotti commerciali generalmente richiedono una reiezione di modo comune minima di 25 dB.
4.NEP
Potenza equivalente di rumore: la potenza del segnale di ingresso richiesta con un rapporto segnale/rumore pari a 1, un parametro importante per misurare le prestazioni di rumore di un sistema. Le componenti principali del rumore di un rivelatore bilanciato sono il rumore di diffusione ottica e il rumore elettrico.
Applicazione del fotodiodo di bilanciamento (rilevatore di bilanciamento optoelettronico)
Negli ultimi anni, i fotodetector bilanciati sono stati ampiamente utilizzati in settori quali il radar laser del vento, la misurazione delle vibrazioni laser, il rilevamento in fibra ottica, il rilevamento coerente di luce debole, il rilevamento spettrale, il rilevamento di gas, ecc. La ricerca sull'alta velocità, l'elevata larghezza di banda, il basso rumore, l'elevato rapporto di reiezione di modo comune e l'elevata sensibilità dei rilevatori bilanciati ha fatto passi da gigante e si sta sviluppando verso un'elevata integrazione e un basso consumo energetico per soddisfare diversi scenari applicativi.
Data di pubblicazione: 06-02-2025