Основни характеристични параметри на оптичния сигналфотодетектори:
Преди да разгледаме различните видове фотодетектори, е необходимо да се разгледат характерните параметри на работните характеристики на...фотодетектори за оптичен сигналса обобщени. Тези характеристики включват чувствителност, спектрален отклик, еквивалентна мощност на шума (NEP), специфична детектируемост и специфична детектируемост D*, квантова ефективност и време за реакция.
1. Коефициентът на чувствителност Rd се използва за характеризиране на чувствителността на устройството към енергията на оптичното лъчение. Той се представя чрез съотношението на изходния сигнал към падащия сигнал. Тази характеристика не отразява шумовите характеристики на устройството, а само ефективността на преобразуване на енергията на електромагнитното лъчение в ток или напрежение. Следователно, тя може да варира в зависимост от дължината на вълната на падащия светлинен сигнал. Освен това, характеристиките на мощностния отклик също са функция на приложеното напрежение и околната температура.
2. Характеристиката на спектралния отклик е параметър, който характеризира връзката между характеристиката на мощността на оптичния детектор на сигнала и функцията на дължината на вълната на падащия оптичен сигнал. Характеристиките на спектралния отклик на фотодетекторите на оптичния сигнал при различни дължини на вълната обикновено се описват количествено чрез „крива на спектралния отклик“. Трябва да се отбележи, че само най-високите характеристики на спектралния отклик в кривата са калибрирани по абсолютна стойност, а останалите характеристики на спектралния отклик при различни дължини на вълната се изразяват чрез нормализирани относителни стойности, базирани на най-високата стойност на характеристиките на спектралния отклик.
3. Еквивалентната мощност на шума е мощността на падащия светлинен сигнал, необходима, когато изходното сигнално напрежение, генерирано от оптичния детектор на сигнал, е равно на присъщото ниво на шумово напрежение на самото устройство. Това е основният фактор, който определя минималния интензитет на оптичния сигнал, който може да бъде измерен от оптичния детектор на сигнал, т.е. чувствителността на детектиране.
4. Специфичната чувствителност на детектиране е характерен параметър, който характеризира присъщите характеристики на фоточувствителния материал на детектора. Тя представлява най-ниската плътност на падащия фотонен ток, която може да бъде измерена от оптичен детектор на сигнал. Стойността ѝ може да варира в зависимост от работните условия на детектора на дължината на вълната на измервания светлинен сигнал (като температура на околната среда, приложено отклонение и др.). Колкото по-голяма е честотната лента на детектора, толкова по-голяма е площта на детектора на оптичния сигнал, толкова по-малка е еквивалентната мощност на шума (NEP) и толкова по-висока е специфичната чувствителност на детектиране. По-високата специфична чувствителност на детектиране означава, че той е подходящ за детектиране на много по-слаби оптични сигнали.
5. Квантовата ефективност Q е друг важен характерен параметър на оптичния детектор на сигнал. Тя се определя като съотношението на броя на количествено измеримите „отговори“, произведени от фотомона в детектора, към броя на фотоните, падащи върху повърхността на фоточувствителния материал. Например, за детектори на светлинен сигнал, работещи на базата на фотонна емисия, квантовата ефективност е съотношението на броя на фотоелектроните, излъчвани от повърхността на фоточувствителния материал, към броя на фотоните от измерения сигнал, проектирани върху повърхността. В детектор на оптичен сигнал, използващ полупроводников материал с pn преход като фоточувствителен материал, квантовата ефективност на детектора се изчислява чрез разделяне на броя на електронно-дупковите двойки, генерирани от измерения светлинен сигнал, на броя на падащите сигнални фотони. Друго често срещано представяне на квантовата ефективност на детектор на оптичен сигнал е чрез чувствителността на детектора Rd.
6. Времето за реакция е важен параметър, който характеризира скоростта на реакция на оптичния детектор на сигнала към промяната в интензитета на измерения светлинен сигнал. Когато измереният светлинен сигнал се модулира под формата на светлинен импулс, интензитетът на електрическия сигнал, генериран от неговото действие върху детектора, трябва да се „повиши“ до съответния „пик“ след определено време за реакция, а от „пика“ да се върне до началната „нулева стойност“, съответстваща на действието на светлинния импулс. За да се опише реакцията на детектора към промяната в интензитета на измерения светлинен сигнал, времето, в което интензитетът на електрическия сигнал, генериран от падащия светлинен импулс, се повишава от най-високата си стойност от 10% до 90%, се нарича „време на нарастване“, а времето, в което формата на вълната на електрическия сигнал спада от най-високата си стойност от 90% до 10%, се нарича „време на спад“ или „време на затихване“.
7. Линейността на реакцията е друг важен параметър, който характеризира функционалната връзка между реакцията на оптичния детектор на сигнала и интензитета на падащия измерен светлинен сигнал. Тя изисква изходът наоптичен детектор на сигналда бъде пропорционален в определен диапазон на интензитета на измерения оптичен сигнал. Обикновено се определя, че процентното отклонение от линейността на входно-изходния сигнал в определения диапазон на интензитета на входния оптичен сигнал е линейността на реакцията на детектора на оптичен сигнал.
Време на публикуване: 12 август 2024 г.