Basiskarakteristieke parameters van optisch signaalfotodetectoren:
Voordat we verschillende vormen van fotodetectoren onderzoeken, moeten we de karakteristieke parameters van de operationele prestaties vanoptische signaalfotodetectorenworden samengevat. Deze kenmerken omvatten responsiviteit, spectrale respons, ruis-equivalent vermogen (NEP), specifieke detectiviteit en specifieke detectiviteit. D*), kwantumefficiëntie en responstijd.
1. Responsiviteit Rd wordt gebruikt om de responsgevoeligheid van het apparaat voor optische stralingsenergie te karakteriseren. Deze wordt weergegeven door de verhouding tussen het uitgangssignaal en het invallende signaal. Deze eigenschap weerspiegelt niet de ruiskarakteristieken van het apparaat, maar alleen de efficiëntie waarmee elektromagnetische stralingsenergie wordt omgezet in stroom of spanning. Deze kan daarom variëren met de golflengte van het invallende lichtsignaal. Bovendien zijn de vermogensresponskarakteristieken ook afhankelijk van de toegepaste bias en de omgevingstemperatuur.
2. De spectrale responskarakteristiek is een parameter die de relatie karakteriseert tussen de vermogensresponskarakteristiek van de optische signaaldetector en de golflengtefunctie van het invallende optische signaal. De spectrale responskarakteristieken van optische signaalfotodetectoren bij verschillende golflengten worden gewoonlijk kwantitatief beschreven met een "spectrale responscurve". Opgemerkt dient te worden dat alleen de hoogste spectrale responskarakteristieken in de curve worden gekalibreerd met een absolute waarde, en dat de andere spectrale responskarakteristieken bij verschillende golflengten worden uitgedrukt in genormaliseerde relatieve waarden op basis van de hoogste waarde van de spectrale responskarakteristieken.
3. Het ruisequivalentvermogen is het signaalvermogen van het invallende licht dat nodig is wanneer de uitgangsspanning van de optische signaaldetector gelijk is aan de inherente ruisspanning van het apparaat zelf. Het is de belangrijkste factor die de minimale optische signaalintensiteit bepaalt die door de optische signaaldetector kan worden gemeten, oftewel de detectiegevoeligheid.
4. De specifieke detectiegevoeligheid is een karakteristieke parameter die de inherente eigenschappen van het lichtgevoelige materiaal van de detector karakteriseert. Het vertegenwoordigt de laagste invallende fotonenstroomdichtheid die kan worden gemeten door een optische signaaldetector. De waarde ervan kan variëren afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van de golflengtedetector van het gemeten lichtsignaal (zoals omgevingstemperatuur, toegepaste bias, enz.). Hoe groter de bandbreedte van de detector, hoe groter het detectoroppervlak voor het optische signaal, hoe kleiner het ruisequivalente vermogen (NEP) en hoe hoger de specifieke detectiegevoeligheid. Een hogere specifieke detectiegevoeligheid van de detector betekent dat deze geschikt is voor de detectie van veel zwakkere optische signalen.
5. Kwantumrendement Q is een andere belangrijke karakteristieke parameter van een optische signaaldetector. Het wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het aantal kwantificeerbare "responsen" geproduceerd door het fotomon in de detector en het aantal fotonen dat op het oppervlak van het lichtgevoelige materiaal invalt. Bijvoorbeeld, voor lichtsignaaldetectoren die werken op basis van fotonemissie, is het kwantumrendement de verhouding tussen het aantal foto-elektronen dat wordt uitgezonden door het oppervlak van het lichtgevoelige materiaal en het aantal fotonen van het gemeten signaal dat op het oppervlak wordt geprojecteerd. In een optische signaaldetector die pn-overgangshalfgeleidermateriaal als lichtgevoelig materiaal gebruikt, wordt het kwantumrendement van de detector berekend door het aantal elektrongatparen dat door het gemeten lichtsignaal wordt gegenereerd, te delen door het aantal invallende signaalfotonen. Een andere veelgebruikte weergave van het kwantumrendement van een optische signaaldetector is de responsiviteit Rd van de detector.
6. De responstijd is een belangrijke parameter om de responssnelheid van de optische signaaldetector op de intensiteitsverandering van het gemeten lichtsignaal te karakteriseren. Wanneer het gemeten lichtsignaal wordt gemoduleerd tot een lichtpuls, moet de intensiteit van het elektrische pulssignaal, gegenereerd door de werking ervan op de detector, na een bepaalde responstijd "stijgen" naar de corresponderende "piek", en vanaf de "piek" vervolgens terugvallen naar de initiële "nulwaarde" die overeenkomt met de werking van de lichtpuls. Om de respons van de detector op de intensiteitsverandering van het gemeten lichtsignaal te beschrijven, wordt de tijd waarin de intensiteit van het elektrische signaal, gegenereerd door de invallende lichtpuls, stijgt van de hoogste waarde van 10% naar 90% de "stijgtijd" genoemd, en de tijd waarin de golfvorm van de elektrische signaalpuls daalt van de hoogste waarde van 90% naar 10% de "valtijd" of "vervaltijd".
7. Lineariteit van de respons is een andere belangrijke karakteristieke parameter die de functionele relatie tussen de respons van de optische signaaldetector en de intensiteit van het invallende gemeten lichtsignaal kenmerkt. Hiervoor is de output van deoptische signaaldetectorOm proportioneel te zijn binnen een bepaald bereik van de intensiteit van het gemeten optische signaal. De procentuele afwijking van de input-output-lineariteit binnen het gespecificeerde bereik van de optische input-signaalintensiteit wordt doorgaans gedefinieerd als de responslineariteit van de optische signaaldetector.
Plaatsingstijd: 12-08-2024