Optisko signālu fotodetektoru pamatraksturlielumi

Optiskā signāla pamatīpašības parametrifotodetektori:

Pirms dažādu fotodetektoru formu izpētes, jāņem vērā darbības raksturlielumioptisko signālu fotodetektoriir apkopoti. Šīs īpašības ietver jutību, spektrālo reakciju, trokšņa ekvivalento jaudu (NEP), īpatnējo detektivitāti un īpatnējo detektivitāti. D*), kvantu efektivitāti un reakcijas laiku.

1. Reakcijas koeficients Rd tiek izmantots, lai raksturotu ierīces reakcijas jutīgumu pret optiskā starojuma enerģiju. To attēlo izejas signāla attiecība pret ienākošo signālu. Šī raksturlielums neatspoguļo ierīces trokšņa raksturlielumus, bet tikai elektromagnētiskā starojuma enerģijas pārveidošanas strāvā vai spriegumā efektivitāti. Tāpēc tas var mainīties atkarībā no ienākošā gaismas signāla viļņa garuma. Turklāt jaudas reakcijas raksturlielumi ir atkarīgi arī no pielietotā sprieguma un apkārtējās vides temperatūras.

2. Spektrālās atbildes raksturlielums ir parametrs, kas raksturo optiskā signāla detektora jaudas atbildes raksturlieluma un ienākošā optiskā signāla viļņa garuma funkcijas savstarpējo saistību. Optisko signālu fotodetektoru spektrālās atbildes raksturlielumus dažādos viļņu garumos parasti kvantitatīvi apraksta ar "spektrālās atbildes līkni". Jāatzīmē, ka tikai augstākās spektrālās atbildes raksturlielumi līknē tiek kalibrēti pēc absolūtās vērtības, bet pārējās spektrālās atbildes raksturlielumi dažādos viļņu garumos tiek izteikti ar normalizētām relatīvām vērtībām, kuru pamatā ir augstākā spektrālās atbildes raksturlielumu vērtība.

3. Trokšņa ekvivalentā jauda ir krītošās gaismas signāla jauda, ​​kas nepieciešama, ja optiskā signāla detektora ģenerētais izejas signāla spriegums ir vienāds ar pašas ierīces iekšējo trokšņa sprieguma līmeni. Tas ir galvenais faktors, kas nosaka minimālo optiskā signāla intensitāti, ko var izmērīt ar optiskā signāla detektoru, t. i., detektēšanas jutību.

4. Īpatnējā detektēšanas jutība ir raksturīgs parametrs, kas raksturo detektora gaismjutīgā materiāla raksturīgās īpašības. Tā atspoguļo zemāko ienākošā fotona strāvas blīvumu, ko var izmērīt ar optiskā signāla detektoru. Tās vērtība var mainīties atkarībā no izmērītā gaismas signāla viļņa garuma detektora darbības apstākļiem (piemēram, apkārtējās vides temperatūras, pielietotās nobīdes utt.). Jo lielāks detektora joslas platums, jo lielāks optiskā signāla detektora laukums, jo mazāka trokšņa ekvivalentā jauda NEP un jo augstāka īpatnējā detektēšanas jutība. Augstāka detektora īpatnējā detektēšanas jutība nozīmē, ka tas ir piemērots daudz vājāku optisko signālu detektēšanai.

5. Kvantu efektivitāte Q ir vēl viens svarīgs optiskā signāla detektora raksturlielums. To definē kā detektorā esošā fotomona radīto kvantificējamo "atbildes reakciju" skaita attiecību pret fotonu skaitu, kas krīt uz gaismjutīgā materiāla virsmas. Piemēram, gaismas signāla detektoriem, kas darbojas ar fotonu emisiju, kvantu efektivitāte ir no gaismjutīgā materiāla virsmas izstaroto fotoelektronu skaita attiecība pret uz virsmas projicēto izmērītā signāla fotonu skaitu. Optiskā signāla detektorā, kurā kā gaismjutīgu materiālu izmanto pn pārejas pusvadītāju materiālu, detektora kvantu efektivitāti aprēķina, dalot izmērītā gaismas signāla ģenerēto elektronu caurumu pāru skaitu ar krītošo signāla fotonu skaitu. Vēl viens izplatīts optiskā signāla detektora kvantu efektivitātes attēlojums ir detektora jutības koeficients Rd.

6. Reakcijas laiks ir svarīgs parametrs, kas raksturo optiskā signāla detektora reakcijas ātrumu uz izmērītā gaismas signāla intensitātes izmaiņām. Kad izmērītais gaismas signāls tiek modulēts gaismas impulsa formā, tā iedarbības uz detektoru radītā impulsa elektriskā signāla intensitātei pēc noteikta reakcijas laika ir "jāpieaug" līdz atbilstošajam "maksimumam", un no "maksimuma" jāatgriežas sākotnējā "nulles vērtībā", kas atbilst gaismas impulsa iedarbībai. Lai aprakstītu detektora reakciju uz izmērītā gaismas signāla intensitātes izmaiņām, laiku, kad krītošās gaismas impulsa radītā elektriskā signāla intensitāte palielinās no tās augstākās vērtības 10% līdz 90%, sauc par "pieauguma laiku", un laiku, kad elektriskā signāla impulsa viļņa forma samazinās no tās augstākās vērtības 90% līdz 10%, sauc par "krituma laiku" vai "samazinājuma laiku".

7. Atbildes linearitāte ir vēl viens svarīgs raksturlielums, kas raksturo funkcionālo saistību starp optiskā signāla detektora atbildi un krītošā izmērītā gaismas signāla intensitāti. Tam ir nepieciešams izejas signāls.optiskā signāla detektorslai tas būtu proporcionāls noteiktā izmērītā optiskā signāla intensitātes diapazonā. Parasti tiek definēts, ka procentuālā novirze no ieejas-izejas linearitātes noteiktā ieejas optiskā signāla intensitātes diapazonā ir optiskā signāla detektora atbildes linearitāte.