Basiskarakteristieke parameters van optisch signaalfotodetectoren:
Voordat we verschillende vormen van fotodetectoren onderzoeken, worden de karakteristieke parameters van de operationele prestaties vanoptische signaalfotodetectorenzijn samengevat. Deze kenmerken omvatten responsiviteit, spectrale respons, ruisequivalentvermogen (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. Het wordt weergegeven door de verhouding tussen het uitgangssignaal en het invallende signaal. Dit kenmerk weerspiegelt niet de ruiskarakteristieken van het apparaat, maar alleen de efficiëntie van het omzetten van elektromagnetische stralingsenergie in stroom of spanning. Daarom kan het variëren met de golflengte van het invallende lichtsignaal. Bovendien zijn de vermogensresponskarakteristieken ook een functie 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 door "spectrale responscurve". Opgemerkt moet worden dat alleen de hoogste spectrale responskarakteristieken in de curve worden gekalibreerd op basis van absolute waarde, en dat de andere spectrale responskarakteristieken bij verschillende golflengten worden uitgedrukt door genormaliseerde relatieve waarden gebaseerd op de hoogste waarde van spectrale responskarakteristieken.
3. Het ruisequivalentvermogen is het invallende lichtsignaalvermogen dat nodig is wanneer de door de optische signaaldetector gegenereerde uitgangssignaalspanning gelijk is aan het inherente ruisspanningsniveau van het apparaat zelf. Het is de belangrijkste factor die de minimale optische signaalintensiteit bepaalt die kan worden gemeten door de optische signaaldetector, dat wil zeggen de detectiegevoeligheid.
4. Specifieke detectiegevoeligheid is een karakteristieke parameter die de inherente eigenschappen van het fotogevoelige 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 detectorbandbreedte, hoe groter het optische signaaldetectorgebied, hoe kleiner het ruisequivalentvermogen NEP, en hoe hoger de specifieke detectiegevoeligheid. Door de hogere specifieke detectiegevoeligheid van de detector is deze geschikt voor het detecteren van veel zwakkere optische signalen.
5. Kwantumefficiëntie Q is een andere belangrijke karakteristieke parameter van optische signaaldetector. Het wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het aantal kwantificeerbare ‘reacties’ geproduceerd door de fotomon in de detector en het aantal fotonen dat op het oppervlak van het fotogevoelige materiaal valt. Voor lichtsignaaldetectoren die werken op basis van fotonenemissie is de kwantumefficiëntie bijvoorbeeld de verhouding tussen het aantal foto-elektronen dat wordt uitgezonden door het oppervlak van het fotogevoelige materiaal en het aantal fotonen van het gemeten signaal dat op het oppervlak wordt geprojecteerd. In een optische signaaldetector die pn-overgangshalfgeleidermateriaal als fotogevoelig materiaal gebruikt, wordt de kwantumefficiëntie van de detector berekend door het aantal door het gemeten lichtsignaal gegenereerde elektronengatparen te delen door het aantal invallende signaalfotonen. Een andere gebruikelijke weergave van de kwantumefficiëntie van een optische signaaldetector is door middel van 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 in de vorm van een lichtpuls, moet de intensiteit van het elektrische pulssignaal dat wordt gegenereerd door zijn werking op de detector na een bepaalde responstijd ‘stijgen’ naar de overeenkomstige ‘piek’, en vanaf de ‘ piek” en valt dan terug naar de initiële “nulwaarde” die overeenkomt met de actie van de lichtpuls. Om de reactie van de detector op de intensiteitsverandering van het gemeten lichtsignaal te beschrijven, wordt het tijdstip waarop de intensiteit van het elektrische signaal gegenereerd door de invallende lichtpuls stijgt van de hoogste waarde van 10% naar 90% de “stijging” genoemd. tijd”, en het tijdstip waarop de elektrische signaalpulsgolfvorm van de hoogste waarde van 90% naar 10% daalt, wordt de “valtijd” of “vervaltijd” genoemd.
7. Responslineariteit 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 karakteriseert. Het vereist de uitvoer van deoptische signaaldetectorbinnen een bepaald bereik proportioneel te zijn met de intensiteit van het gemeten optische signaal. Gewoonlijk wordt gedefinieerd dat de procentuele afwijking van de input-output-lineariteit binnen het gespecificeerde bereik van de optische ingangssignaalintensiteit de responslineariteit van de optische signaaldetector is.
Posttijd: 12 augustus 2024