Inleiding totBalansfotodetector(Opto-elektronische balansdetector)
Een gebalanceerde fotodetector kan, afhankelijk van de optische koppelingsmethode, worden onderverdeeld in een type met glasvezelkoppeling en een type met ruimtelijke optische koppeling. Intern bestaat deze uit twee zeer goed op elkaar afgestemde fotodiodes, een ruisarme transimpedantieversterker met hoge bandbreedte en een ultralage ruisvermogensmodule. De detector kenmerkt zich door een hoge common-mode rejection ratio, ultralage ruis en hoge bandbreedte, en wordt veelvuldig gebruikt in coherente optische communicatie. De afgelopen jaren is het een belangrijk onderzoeksonderwerp geworden voor bedrijven en universiteiten in diverse landen.
Werkingsprincipe van een balansfotodetector (Opto-elektronische balansdetector)
De gebalanceerde fotodetector gebruikt twee fotodiodes in sperrichting als lichtontvangende eenheid. Bij ontvangst van een lichtsignaal wordt de door de twee fotodiodes gegenereerde fotostroom afgetrokken en gekoppeld aan een transimpedantieversterker om het stroomsignaal om te zetten in een uitgangsspanningssignaal. De zelfreducerende structuur kan het common-mode signaal, veroorzaakt door de licht- en donkerstroom van de lokale oscillator, effectief onderdrukken, het differentieel-mode signaal versterken en tot op zekere hoogte het detectievermogen van zwakke lichtsignalen verbeteren.
Voordelen: Hoge common mode rejection ratio, hoge gevoeligheid en grote detectiebandbreedte maken het geschikt voor diverse toepassingsscenario's.
Nadelen: Laag verzadigd optisch vermogen, alleen geschikt voor detectie van zwak licht, integratie moet worden verbeterd.
AFBEELDING: Werkingsprincipediagram van de balansdetector
Prestatieparameters van de gebalanceerde fotodetector (opto-elektronisch)Balansdetector)
1. Responsiviteit
Responsiviteit verwijst naar het vermogen van een fotodiode om lichtsignalen om te zetten in fotostroom, oftewel de verhouding tussen fotostroom en lichtvermogen. Door een fotodiode met een hogere responsiviteit te kiezen, kan de gevoeligheid van de gebalanceerde fotodetector aanzienlijk worden verbeterd.
Responsiviteit verwijst naar het vermogen van een fotodiode om lichtsignalen om te zetten in fotostroom, oftewel de verhouding tussen fotostroom en lichtvermogen. Door een fotodiode met een hogere responsiviteit te kiezen, kan de gevoeligheid van de gebalanceerde fotodetector aanzienlijk worden verbeterd.
2. Bandbreedte
De bandbreedte vertegenwoordigt de signaalfrequentie waarbij de amplitude van het uitgangssignaal van de gebalanceerde fotodetector met -3 dB afneemt, en is gerelateerd aan de parasitaire capaciteit van de fotodiode, de grootte van de transimpedantie en het versterkingsbandbreedteproduct van de operationele versterker.
3. Common mode rejection ratio
De common-mode rejection ratio (CMR) wordt gebruikt om de mate van onderdrukking van common-mode signalen door gebalanceerde detectoren te meten. Commerciële producten vereisen over het algemeen een minimale CMR van 25 dB.
4.NEP
Ruisequivalent vermogen: Het benodigde ingangssignaalvermogen bij een signaal-ruisverhouding van 1. Dit is een belangrijke parameter voor het meten van de ruisprestaties van een systeem. De belangrijkste componenten van gebalanceerde detectorruis zijn optische verstrooiingsruis en elektrische ruis.
Toepassing van een balansfotodetector (opto-elektronische balansdetector)
De afgelopen jaren zijn gebalanceerde fotodetectoren op grote schaal gebruikt in diverse toepassingsgebieden, zoals laserwindradar, lasertrillingsmeting, glasvezelsensoren, coherente detectie van zwak licht, spectrale detectie, gasdetectie, enzovoort. Het onderzoek naar gebalanceerde detectoren met hoge snelheid, grote bandbreedte, lage ruis, hoge common-mode rejection ratio en hoge gevoeligheid heeft doorbraken opgeleverd en ontwikkelt zich richting hoge integratie en een laag energieverbruik om aan uiteenlopende toepassingsscenario's te voldoen.
Geplaatst op: 6 februari 2025