Grunnleggende karakteristiske parametere for optisk signalfotodetektorer:
Før man undersøker ulike former for fotodetektorer, må man se nærmere på de karakteristiske parametrene for driftsytelsen tiloptiske signalfotodetektorerer oppsummert. Disse egenskapene inkluderer responsivitet, spektralrespons, støyekvivalent effekt (NEP), spesifikk deteksjonsevne og spesifikk deteksjonsevne. D*), kvanteeffektivitet og responstid.
1. Responsiviteten Rd brukes til å karakterisere enhetens responsfølsomhet for optisk strålingsenergi. Den er representert av forholdet mellom utgangssignal og innfallende signal. Denne egenskapen gjenspeiler ikke enhetens støyegenskaper, men bare effektiviteten ved å konvertere elektromagnetisk strålingsenergi til strøm eller spenning. Derfor kan den variere med bølgelengden til det innfallende lyssignalet. I tillegg er effektresponsegenskapene også en funksjon av den påførte forspenningen og omgivelsestemperaturen.
2. Spektralresponskarakteristikken er en parameter som karakteriserer forholdet mellom effektresponskarakteristikken til den optiske signaldetektoren og bølgelengdefunksjonen til det innfallende optiske signalet. Spektralresponskarakteristikkene til optiske signalfotodetektorer ved forskjellige bølgelengder beskrives vanligvis kvantitativt av "spektralresponskurve". Det skal bemerkes at bare de høyeste spektrale responskarakteristikkene i kurven kalibreres med absoluttverdi, og de andre spektrale responskarakteristikkene ved forskjellige bølgelengder uttrykkes med normaliserte relative verdier basert på den høyeste verdien av spektrale responskarakteristikker.
3. Støyekvivalenteffekten er den innfallende lyssignaleffekten som kreves når utgangssignalspenningen som genereres av den optiske signaldetektoren er lik det iboende støyspenningsnivået til selve enheten. Det er hovedfaktoren som bestemmer den minimale optiske signalintensiteten som kan måles av den optiske signaldetektoren, det vil si deteksjonsfølsomheten.
4. Spesifikk deteksjonsfølsomhet er en karakteristisk parameter som kjennetegner de iboende egenskapene til det lysfølsomme materialet i detektoren. Den representerer den laveste innfallende fotonstrømtettheten som kan måles av en optisk signaldetektor. Verdien kan variere i henhold til driftsforholdene til bølgelengdedetektoren for det målte lyssignalet (som omgivelsestemperatur, påført bias, osv.). Jo større detektorbåndbredde, desto større er det optiske signaldetektorområdet, desto mindre er støyekvivalent effekt NEP, og desto høyere er den spesifikke deteksjonsfølsomheten. Jo høyere spesifikk deteksjonsfølsomhet detektoren har, betyr at den er egnet for deteksjon av mye svakere optiske signaler.
5. Kvanteeffektivitet Q er en annen viktig karakteristisk parameter for en optisk signaldetektor. Den er definert som forholdet mellom antall kvantifiserbare "responser" produsert av fotomonet i detektoren og antall fotoner som faller inn på overflaten av det lysfølsomme materialet. For eksempel, for lyssignaldetektorer som opererer på fotonemisjon, er kvanteeffektivitet forholdet mellom antall fotoelektroner som sendes ut fra overflaten av det lysfølsomme materialet og antall fotoner i det målte signalet som projiseres på overflaten. I en optisk signaldetektor som bruker pn-overgang halvledermateriale som lysfølsomt materiale, beregnes kvanteeffektiviteten til detektoren ved å dele antall elektronhullpar generert av det målte lyssignalet med antall innfallende signalfotoner. En annen vanlig representasjon av kvanteeffektiviteten til en optisk signaldetektor er ved hjelp av detektorens responsivitet Rd.
6. Responstid er en viktig parameter for å karakterisere responshastigheten til den optiske signaldetektoren på intensitetsendringen i det målte lyssignalet. Når det målte lyssignalet moduleres til form av en lyspuls, må intensiteten til det elektriske pulssignalet som genereres av dets virkning på detektoren "stige" til den tilsvarende "toppen" etter en viss responstid, og fra "toppen" og deretter falle tilbake til den opprinnelige "nullverdien" som tilsvarer virkningen av lyspulsen. For å beskrive detektorens respons på intensitetsendringen i det målte lyssignalet, kalles tiden da intensiteten til det elektriske signalet generert av den innfallende lyspulsen stiger fra sin høyeste verdi på 10 % til 90 % "stigetid", og tiden da den elektriske signalpulsbølgeformen faller fra sin høyeste verdi på 90 % til 10 % kalles "falltid" eller "forfallstid".
7. Responslinearitet er en annen viktig karakteristisk parameter som karakteriserer det funksjonelle forholdet mellom responsen til den optiske signaldetektoren og intensiteten til det innfallende målte lyssignalet. Det krever utgangen fraoptisk signaldetektorå være proporsjonal innenfor et visst område av intensiteten til det målte optiske signalet. Det er vanligvis definert at prosentvis avvik fra inngangs-utgangslineariteten innenfor det spesifiserte området for den optiske inngangssignalintensiteten er responslineariteten til den optiske signaldetektoren.
Publisert: 12. august 2024