Paramètres caractéristiques de base du signal optiquephotodétecteurs:
Avant d’examiner les différentes formes de photodétecteurs, les paramètres caractéristiques des performances de fonctionnement dephotodétecteurs de signaux optiquessont résumées. Ces caractéristiques comprennent 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 sensibilité Rd est utilisée pour caractériser la sensibilité de réponse du dispositif à l'énergie du rayonnement optique. Elle est représentée par le rapport entre le signal de sortie et le signal incident. Cette caractéristique ne reflète pas les caractéristiques de bruit du dispositif, mais uniquement l'efficacité de conversion de l'énergie du rayonnement électromagnétique en courant ou en tension. Elle peut donc 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 signal optique à différentes longueurs d'onde sont généralement décrites quantitativement par une « courbe de réponse spectrale ». Il est à noter que seules les caractéristiques de réponse spectrale les plus élevées de la courbe sont étalonnées en valeur absolue, tandis 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 de sortie générée par le détecteur optique est égale au niveau de tension de bruit inhérent au dispositif lui-même. C'est le principal facteur qui détermine l'intensité minimale du signal optique mesurable par le détecteur optique, c'est-à-dire la sensibilité de détection.
4. La sensibilité spécifique de détection est un paramètre caractéristique qui caractérise les caractéristiques intrinsèques du matériau photosensible du détecteur. Elle représente la plus faible densité de courant photonique incident mesurable 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 (température ambiante, polarisation appliquée, etc.). Plus la bande passante du détecteur est grande, plus la surface du détecteur de signal optique est grande, plus la puissance équivalente au bruit (NEP) est faible et plus la sensibilité spécifique de détection est élevée. Une sensibilité spécifique élevée du détecteur permet de détecter des signaux optiques beaucoup plus faibles.
5. L'efficacité quantique Q est un autre paramètre caractéristique important d'un détecteur de signal optique. Elle est définie 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 entre le nombre de photoélectrons émis par la surface du matériau photosensible et le nombre de photons du signal mesuré projetés sur cette surface. Dans un détecteur de signaux optiques utilisant un matériau semi-conducteur à jonction pn comme matériau photosensible, l'efficacité quantique du détecteur est calculée en divisant le nombre de paires électron-trou générées par le signal lumineux mesuré par le nombre de photons incidents. Une autre représentation courante de l'efficacité quantique d'un détecteur de signaux optiques est la sensibilité Rd du détecteur.
6. Le temps de réponse est un paramètre important pour caractériser la vitesse de réponse du détecteur optique aux variations d'intensité du signal lumineux mesuré. Lorsque le signal lumineux mesuré est modulé sous forme d'impulsion lumineuse, l'intensité du signal électrique pulsé généré par son action sur le détecteur doit atteindre le pic correspondant après un certain temps de réponse, puis redescendre de ce pic à la valeur initiale zéro correspondant à l'action de l'impulsion lumineuse. Pour décrire la réponse du détecteur aux variations d'intensité du signal lumineux mesuré, le temps pendant lequel l'intensité du signal électrique généré par l'impulsion lumineuse incidente augmente de sa valeur maximale de 10 % à 90 % est appelé « temps de montée », et le temps pendant lequel la forme d'onde de l'impulsion électrique chute de sa valeur maximale de 90 % à 10 % est appelé « temps de descente » 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. Elle nécessite la sortie dudétecteur de signal optiqueÊtre proportionnel, dans une certaine plage, à l'intensité du signal optique mesuré. On définit généralement que l'écart en pourcentage par rapport à la linéarité entrée-sortie, dans la plage spécifiée d'intensité du signal optique d'entrée, constitue la linéarité de réponse du détecteur de signal optique.
Date de publication : 12 août 2024