Basiskarakteristieke parameters van een optisch signaalfotodetectoren:
Voordat we de verschillende soorten fotodetectoren onderzoeken, bekijken we eerst de karakteristieke parameters van de operationele prestaties van...optische signaal fotodetectorenworden samengevat. Deze kenmerken omvatten responsiviteit, spectrale respons, ruis-equivalent vermogen (NEP), specifieke detectiviteit en specifieke detectiviteit D*), kwantumrendement en responstijd.
1. De responsiviteit Rd wordt gebruikt om de responsgevoeligheid van het apparaat voor optische stralingsenergie te karakteriseren. Deze wordt weergegeven als de verhouding tussen het uitgangssignaal en het invallende signaal. Deze eigenschap weerspiegelt niet de ruiseigenschappen van het apparaat, maar alleen de efficiëntie van de omzetting van elektromagnetische stralingsenergie in stroom of spanning. Daarom kan deze variëren met de golflengte van het invallende lichtsignaal. Bovendien zijn de vermogensresponskarakteristieken ook afhankelijk van de aangelegde spanning en de omgevingstemperatuur.
2. De spectrale responsiekarakteristiek is een parameter die de relatie beschrijft tussen de vermogensresponsiekarakteristiek van de optische signaaldetector en de golflengtefunctie van het invallende optische signaal. De spectrale responsiekarakteristieken van optische signaalfotodetectoren bij verschillende golflengten worden doorgaans kwantitatief beschreven door middel van een "spectrale responsiecurve". Hierbij moet worden opgemerkt dat alleen de hoogste spectrale responsiekarakteristieken in de curve worden weergegeven met een absolute waarde, terwijl de andere spectrale responsiekarakteristieken bij verschillende golflengten worden uitgedrukt als genormaliseerde relatieve waarden ten opzichte van de hoogste waarde van de spectrale responsiekarakteristiek.
3. Het ruisequivalent vermogen is het vermogen van het invallende lichtsignaal dat nodig is wanneer de uitgangssignaalspanning die door de optische signaaldetector wordt gegenereerd gelijk is aan het inherente ruisspanningsniveau 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 beschrijft. Het vertegenwoordigt de laagste invallende fotonenstroomdichtheid die door een optische signaaldetector kan worden gemeten. De waarde ervan kan variëren afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van de golflengtedetector en het gemeten lichtsignaal (zoals omgevingstemperatuur, aangelegde spanning, enz.). Hoe groter de bandbreedte van de detector, hoe groter het detectieoppervlak van het optische signaal, hoe kleiner het ruis-equivalent 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. De kwantumrendement Q is een andere belangrijke karakteristieke parameter van een optische signaaldetector. Het wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het aantal kwantificeerbare "responsen" dat door de fotomonoxide in de detector wordt geproduceerd en het aantal fotonen dat op het oppervlak van het lichtgevoelige materiaal valt. Bijvoorbeeld, voor lichtsignaaldetectoren die werken op fotonenemissie, is het kwantumrendement de verhouding tussen het aantal foto-elektronen dat van het oppervlak van het lichtgevoelige materiaal wordt uitgezonden en het aantal fotonen van het gemeten signaal dat op het oppervlak wordt geprojecteerd. In een optische signaaldetector die gebruikmaakt van pn-junctie halfgeleidermateriaal als lichtgevoelig materiaal, wordt het kwantumrendement van de detector berekend door het aantal elektron-gatparen 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 door middel van de responsiviteit Rd van de detector.
6. De responstijd is een belangrijke parameter om de reactiesnelheid 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 signaal dat door de puls op de detector wordt gegenereerd, na een bepaalde responstijd stijgen tot de corresponderende piekwaarde, en vervolgens vanaf die piekwaarde terugvallen naar de oorspronkelijke 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 die nodig is om de intensiteit van het elektrische signaal dat door de invallende lichtpuls wordt gegenereerd te laten stijgen van de hoogste waarde van 10% naar 90% de "stijgtijd" genoemd, en de tijd die nodig is om de intensiteit van de elektrische signaalpuls te laten dalen van de hoogste waarde van 90% naar 10% de "daaltijd" of "vervaltijd" genoemd.
7. De 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 karakteriseert. Het vereist dat de uitvoer van deoptische signaaldetectorDe respons van de optische signaaldetector moet evenredig zijn binnen een bepaald bereik van de intensiteit van het gemeten optische signaal. De procentuele afwijking van de lineariteit tussen ingang en uitgang binnen het gespecificeerde bereik van de intensiteit van het ingangsoptische signaal wordt doorgaans gedefinieerd als de responslineariteit van de optische signaaldetector.
Geplaatst op: 12 augustus 2024