Série Photodétecteurs : Introduction à l'équilibre des photodétecteurs

Introduction àPhotodétecteur d'équilibre(Détecteur d'équilibre optoélectronique)
Le photodétecteur Balance peut être divisé en deux types : couplage par fibre optique et couplage optique spatial, selon la méthode de couplage optique. Il est composé de deux photodiodes parfaitement appariées, d'un module amplificateur de transimpédance à faible bruit et large bande passante, et d'un module de puissance à très faible bruit. Il présente un taux de réjection de mode commun élevé, un bruit ultra-faible et une large bande passante, et est largement utilisé dans le domaine des communications optiques cohérentes. Il est devenu ces dernières années un pôle de recherche majeur pour les entreprises et les universités de divers pays.
Principe de fonctionnement du photodétecteur d'équilibre (Détecteur d'équilibre optoélectronique)
Le photodétecteur d'équilibre utilise deux photodiodes en polarisation inverse comme récepteur de lumière. Lors de la réception d'un signal lumineux, le photocourant généré par les deux photodiodes est soustrait et couplé à un amplificateur de transimpédance pour convertir le signal de courant en signal de tension de sortie. L'utilisation d'une structure auto-réductrice permet de supprimer efficacement le signal de mode commun introduit par les courants de lumière et d'obscurité de l'oscillateur local, d'augmenter le signal de mode différentiel et, dans une certaine mesure, d'améliorer la capacité de détection des signaux lumineux faibles.
Avantages : Un taux de rejet de mode commun élevé, une sensibilité élevée et une bande passante de détection élevée peuvent répondre à divers scénarios d'application.
Inconvénients : Faible puissance optique saturée, convient uniquement à la détection de faible lumière, l'intégration doit être améliorée.

FIG : Schéma de principe de fonctionnement du détecteur d'équilibre
Paramètres de performance du photodétecteur d'équilibre (optoélectronique)Détecteur d'équilibre)
1. Réactivité
La réactivité désigne l'efficacité d'une photodiode à convertir les signaux lumineux en photocourant, soit le rapport entre le photocourant et la puissance lumineuse. Le choix d'une photodiode à réactivité élevée peut améliorer efficacement la sensibilité du photodétecteur Balance.
La réactivité désigne l'efficacité d'une photodiode à convertir les signaux lumineux en photocourant, soit le rapport entre le photocourant et la puissance lumineuse. Le choix d'une photodiode à réactivité élevée peut améliorer efficacement la sensibilité du photodétecteur Balance.
2. Bande passante
La bande passante représente la fréquence du signal à laquelle l'amplitude du signal de sortie du photodétecteur d'équilibre décroît de -3 dB et est liée à la capacité parasite de la photodiode, à la taille de la transimpédance et au produit gain/bande passante de l'amplificateur opérationnel.
3. Taux de réjection du mode commun
Le taux de réjection en mode commun est utilisé pour mesurer le degré de suppression des signaux en mode commun par des détecteurs équilibrés, et les produits commerciaux nécessitent généralement un rejet en mode commun minimum de 25 dB.
4.NEP
Puissance équivalente au bruit : Puissance du signal d'entrée requise pour un rapport signal/bruit de 1, paramètre important pour mesurer les performances d'un système en termes de bruit. Les principaux composants du bruit d'un détecteur équilibré sont le bruit de diffusion optique et le bruit électrique.

Application du photodétecteur d'équilibre (détecteur d'équilibre optoélectronique)
Ces dernières années, les photodétecteurs équilibrés ont été largement utilisés dans des domaines tels que le radar laser à vent, la mesure des vibrations laser, la détection par fibre optique, la détection cohérente à faible lumière, la détection spectrale, la détection de gaz, etc. La recherche sur la vitesse élevée, la bande passante élevée, le faible bruit, le taux de réjection de mode commun élevé et la sensibilité élevée des détecteurs équilibrés a fait des percées et évolue vers une intégration élevée et une faible consommation d'énergie pour répondre à différents scénarios d'application.