Paramètres caractéristiques de base des photodétecteurs de signaux optiques

Paramètres caractéristiques de base du signal optiquephotodétecteurs:

Avant d'examiner les différentes formes de photodétecteurs, les paramètres caractéristiques de leurs performances de fonctionnementphotodétecteurs de signaux optiquesLes caractéristiques suivantes sont résumées : sensibilité, réponse spectrale, puissance équivalente au bruit (NEP), détectivité spécifique, D*, rendement quantique et temps de réponse.

La responsivité Rd caractérise la sensibilité de réponse du dispositif à l'énergie du rayonnement optique. Elle est exprimée par le rapport du signal de sortie au signal incident. Cette caractéristique ne reflète pas le bruit du dispositif, mais uniquement son efficacité de 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, la réponse en puissance dépend 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 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 une « courbe de réponse spectrale ». Il convient de noter que seule la caractéristique de réponse spectrale la plus élevée de la courbe est calibrée en valeur absolue, les autres caractéristiques de réponse spectrale à différentes longueurs d'onde étant exprimées par des valeurs relatives normalisées par rapport à la valeur la plus élevée.

3. La puissance équivalente au bruit correspond à la puissance du signal lumineux incident nécessaire pour que la tension du signal de sortie généré par le détecteur de signal optique soit égale au niveau de bruit intrinsèque du dispositif. Elle constitue le principal facteur déterminant l'intensité minimale du signal optique mesurable par le détecteur, autrement dit, sa sensibilité de détection.

4. La sensibilité de détection spécifique est un paramètre caractéristique qui définit les propriétés intrinsèques du matériau photosensible du détecteur. Elle représente la plus faible densité de courant de photons incidents mesurable par un détecteur de signal optique. Sa valeur varie selon les 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 large, plus sa surface est grande, plus la puissance équivalente au bruit (NEP) est faible et plus la sensibilité de détection spécifique est élevée. Une sensibilité de détection spécifique élevée signifie que le détecteur est adapté à la détection de signaux optiques beaucoup plus faibles.

5. L'efficacité quantique Q est un autre paramètre caractéristique important des détecteurs de signaux optiques. Elle est définie comme le rapport entre le nombre de « réponses » quantifiables produites par le photon dans le détecteur et le nombre de photons incidents sur 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 sa responsivité Rd.

6. Le temps de réponse est un paramètre important pour caractériser la rapidité de réponse du détecteur de signal optique à la variation d'intensité du signal lumineux mesuré. Lorsque ce signal est modulé sous forme d'impulsion lumineuse, l'intensité du signal électrique pulsé généré par son action sur le détecteur doit atteindre un pic après un certain temps de réponse, puis retomber à sa valeur initiale nulle. Pour décrire la réponse du détecteur à la variation d'intensité du signal lumineux mesuré, on appelle « temps de montée » le temps nécessaire à l'intensité du signal électrique généré par l'impulsion lumineuse incidente pour passer de sa valeur maximale de 10 % à 90 %, et « temps de descente » ou « temps de décroissance » le temps nécessaire à l'intensité du signal électrique pour passer de sa valeur maximale de 90 % à 10 %.

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 optiqueLa linéarité de la réponse du détecteur de signal optique est définie comme l'écart relatif par rapport à la linéarité entrée-sortie dans la plage spécifiée d'intensité du signal optique d'entrée.