Paramètres caractéristiques de base des photodétecteurs de signaux optiques

Paramètres caractéristiques de base du signal optiquephotodétecteurs:

Avant d'examiner diverses formes de photodétecteurs, les paramètres caractéristiques des performances de fonctionnement desphotodétecteurs de signaux optiquessont résumés. Ces caractéristiques incluent la réactivité, la réponse spectrale, la puissance équivalente au bruit (NEP), la détectivité spécifique et la détectivité spécifique. D*), l’efficacité quantique et le temps de réponse.

1. La réactivité Rd est utilisée pour caractériser la sensibilité de réponse du dispositif à l'énergie du rayonnement optique. Il est représenté par le rapport entre le signal de sortie et le signal incident. Cette caractéristique ne reflète pas les caractéristiques de bruit de l'appareil, mais uniquement l'efficacité de la conversion de l'énergie du rayonnement électromagnétique en courant ou en tension. Par conséquent, elle peut varier en fonction de la longueur d’onde du signal lumineux incident. De plus, les caractéristiques de réponse en puissance dépendent également de la polarisation appliquée et de la température ambiante.

2. La caractéristique de réponse spectrale est un paramètre qui caractérise la relation entre la caractéristique de réponse en puissance du détecteur de signal optique et la fonction de longueur d'onde du signal optique incident. Les caractéristiques de réponse spectrale des photodétecteurs de signaux optiques à différentes longueurs d'onde sont généralement décrites quantitativement par « courbe de réponse spectrale ». Il convient de noter que seules les caractéristiques de réponse spectrale les plus élevées de la courbe sont calibrées par valeur absolue, et que les autres caractéristiques de réponse spectrale à différentes longueurs d'onde sont exprimées par des valeurs relatives normalisées basées sur la valeur la plus élevée des caractéristiques de réponse spectrale.

3. La puissance équivalente au bruit est la puissance du signal lumineux incident requise lorsque la tension du signal de sortie généré par le détecteur de signal optique est égale au niveau de tension de bruit inhérent à l'appareil lui-même. C'est le facteur principal qui détermine l'intensité minimale du signal optique pouvant être mesurée par le détecteur de signal optique, c'est-à-dire la sensibilité de détection.

4. La sensibilité de détection spécifique est un paramètre caractéristique qui caractérise les caractéristiques inhérentes du matériau photosensible du détecteur. Il représente la densité de courant photonique incident la plus faible pouvant être mesurée par un détecteur de signal optique. Sa valeur peut varier en fonction des conditions de fonctionnement du détecteur de longueur d'onde du signal lumineux mesuré (telles que la température ambiante, la polarisation appliquée, etc.). Plus la bande passante du détecteur est grande, plus la zone du détecteur de signal optique est grande, plus la puissance équivalente au bruit NEP est petite et plus la sensibilité de détection spécifique est élevée. La sensibilité de détection spécifique plus élevée du détecteur signifie qu'il convient à la détection de signaux optiques beaucoup plus faibles.

5. L'efficacité quantique Q est un autre paramètre caractéristique important du détecteur de signal optique. Il est défini comme le rapport entre le nombre de « réponses » quantifiables produites par le photomon dans le détecteur et le nombre de photons incidents à la surface du matériau photosensible. Par exemple, pour les détecteurs de signaux lumineux fonctionnant par émission de photons, l'efficacité quantique est le rapport du nombre de photoélectrons émis depuis la surface du matériau photosensible au nombre de photons du signal mesuré projeté sur la surface. Dans un détecteur de signal optique utilisant un matériau semi-conducteur à jonction pn comme matériau photosensible, l'efficacité quantique du détecteur est calculée en divisant le nombre de paires d'électrons-trous générées par le signal lumineux mesuré par le nombre de photons de signal incident. Une autre représentation courante de l'efficacité quantique d'un détecteur de signal optique est la réactivité Rd du détecteur.

6. Le temps de réponse est un paramètre important pour caractériser la vitesse de réponse du détecteur de signal optique au changement d'intensité du signal lumineux mesuré. Lorsque le signal lumineux mesuré est modulé sous la forme d'une impulsion lumineuse, l'intensité du signal électrique pulsé généré par son action sur le détecteur doit « monter » jusqu'au « pic » correspondant après un certain temps de réponse, et à partir du « pic » puis retombe à la « valeur zéro » initiale correspondant à l’action de l’impulsion lumineuse. Afin de décrire la réponse du détecteur au changement d'intensité du signal lumineux mesuré, le moment où l'intensité du signal électrique généré par l'impulsion lumineuse incidente passe de sa valeur la plus élevée de 10 % à 90 % est appelé « montée ». temps », et le moment où la forme d’onde d’impulsion du signal électrique chute de sa valeur la plus élevée de 90 % à 10 % est appelé « temps de chute » ou « temps de décroissance ».

7. La linéarité de la réponse est un autre paramètre caractéristique important qui caractérise la relation fonctionnelle entre la réponse du détecteur de signal optique et l'intensité du signal lumineux incident mesuré. Cela nécessite la sortie dudétecteur de signal optiqueêtre proportionnel dans une certaine plage de l'intensité du signal optique mesuré. Il est généralement défini que le pourcentage d'écart par rapport à la linéarité entrée-sortie dans la plage spécifiée de l'intensité du signal optique d'entrée est la linéarité de réponse du détecteur de signal optique.