Optik sinyal fotodedektörlerinin temel karakteristik parametreleri

Optik sinyalin temel karakteristik parametrelerifotodedektörler:

Çeşitli fotodedektör türlerini incelemeden önce, çalışma performansının karakteristik parametrelerine değinmek gerekir.optik sinyal fotodedektörleriÖzetlenen özellikler arasında duyarlılık, spektral tepki, gürültü eşdeğer gücü (NEP), özgül algılama yeteneği ve özgül algılama yeteneği D*), kuantum verimliliği ve tepki süresi yer almaktadır.

1. Duyarlılık katsayısı (Rd), cihazın optik radyasyon enerjisine karşı tepki hassasiyetini karakterize etmek için kullanılır. Çıkış sinyalinin gelen sinyale oranı ile temsil edilir. Bu özellik, cihazın gürültü özelliklerini yansıtmaz, yalnızca elektromanyetik radyasyon enerjisini akım veya gerilime dönüştürme verimliliğini gösterir. Bu nedenle, gelen ışık sinyalinin dalga boyuna bağlı olarak değişebilir. Ayrıca, güç tepkisi özellikleri uygulanan gerilime ve ortam sıcaklığına da bağlıdır.

2. Spektral tepki karakteristiği, optik sinyal dedektörünün güç tepki karakteristiği ile gelen optik sinyalin dalga boyu fonksiyonu arasındaki ilişkiyi karakterize eden bir parametredir. Optik sinyal fotodedektörlerinin farklı dalga boylarındaki spektral tepki karakteristikleri genellikle "spektral tepki eğrisi" ile nicel olarak tanımlanır. Eğrideki yalnızca en yüksek spektral tepki karakteristiklerinin mutlak değerle kalibre edildiğine ve farklı dalga boylarındaki diğer spektral tepki karakteristiklerinin, en yüksek spektral tepki karakteristik değerine dayalı olarak normalize edilmiş göreceli değerlerle ifade edildiğine dikkat edilmelidir.

3. Gürültü eşdeğer gücü, optik sinyal dedektörü tarafından üretilen çıkış sinyal voltajının, cihazın kendi doğal gürültü voltaj seviyesine eşit olduğu durumda gerekli olan gelen ışık sinyal gücüdür. Optik sinyal dedektörü tarafından ölçülebilen minimum optik sinyal yoğunluğunu, yani algılama hassasiyetini belirleyen ana faktördür.

4. Özgül algılama hassasiyeti, dedektörün ışığa duyarlı malzemesinin doğal özelliklerini karakterize eden bir parametredir. Optik sinyal dedektörü tarafından ölçülebilen en düşük gelen foton akım yoğunluğunu temsil eder. Değeri, ölçülen ışık sinyalinin dalga boyu dedektörünün çalışma koşullarına (ortam sıcaklığı, uygulanan önyargı vb.) göre değişebilir. Dedektör bant genişliği ne kadar büyükse, optik sinyal dedektör alanı o kadar büyük olur, gürültü eşdeğer gücü (NEP) o kadar küçük olur ve özgül algılama hassasiyeti o kadar yüksek olur. Dedektörün özgül algılama hassasiyeti ne kadar yüksekse, çok daha zayıf optik sinyallerin algılanması için o kadar uygundur.

5. Kuantum verimliliği Q, optik sinyal dedektörünün bir diğer önemli karakteristik parametresidir. Dedektördeki fotomon tarafından üretilen ölçülebilir "yanıt" sayısının, fotosensitif malzemenin yüzeyine gelen foton sayısına oranı olarak tanımlanır. Örneğin, foton emisyonuyla çalışan ışık sinyal dedektörleri için kuantum verimliliği, fotosensitif malzemenin yüzeyinden yayılan fotoelektron sayısının, yüzeye yansıtılan ölçülen sinyalin foton sayısına oranıdır. Fotosensitif malzeme olarak pn eklem yarı iletken malzemesi kullanan bir optik sinyal dedektöründe, dedektörün kuantum verimliliği, ölçülen ışık sinyali tarafından üretilen elektron-delik çifti sayısının, gelen sinyal fotonlarının sayısına bölünmesiyle hesaplanır. Bir optik sinyal dedektörünün kuantum verimliliğinin bir diğer yaygın gösterimi, dedektörün duyarlılığı Rd aracılığıyladır.

6. Tepki süresi, optik sinyal dedektörünün ölçülen ışık sinyalinin yoğunluk değişimine verdiği tepki hızını karakterize eden önemli bir parametredir. Ölçülen ışık sinyali bir ışık darbesi şeklinde modüle edildiğinde, dedektör üzerindeki etkisiyle üretilen darbe elektrik sinyalinin yoğunluğunun belirli bir tepki süresinden sonra ilgili "tepe" değerine "yükselmesi" ve ardından "tepe" değerinden ışık darbesinin etkisine karşılık gelen başlangıç ​​"sıfır değerine" geri düşmesi gerekir. Dedektörün ölçülen ışık sinyalinin yoğunluk değişimine verdiği tepkiyi tanımlamak için, gelen ışık darbesi tarafından üretilen elektrik sinyalinin yoğunluğunun en yüksek değeri olan %10'dan %90'a yükseldiği süreye "yükselme süresi", elektrik sinyali darbe dalga formunun en yüksek değeri olan %90'dan %10'a düştüğü süreye ise "düşme süresi" veya "azalma süresi" denir.

7. Tepki doğrusallığı, optik sinyal dedektörünün tepkisi ile gelen ölçülen ışık sinyalinin yoğunluğu arasındaki fonksiyonel ilişkiyi karakterize eden bir diğer önemli özellik parametresidir. Bu, çıkışınoptik sinyal dedektörüÖlçülen optik sinyalin yoğunluğunun belirli bir aralığında orantılı olması gerekir. Genellikle, belirtilen giriş optik sinyal yoğunluğu aralığında giriş-çıkış doğrusallığından yüzde sapma, optik sinyal dedektörünün tepki doğrusallığı olarak tanımlanır.