Série de photodétecteurs : Introduction au photodétecteur Balance

Introduction àPhotodétecteur d'équilibre(Détecteur de balance optoélectronique)
Le photodétecteur équilibré se divise en deux catégories, selon la méthode de couplage optique : à couplage par fibre optique et à couplage optique spatial. Il est composé de deux photodiodes à forte correspondance, d’un module d’amplification de transimpédance à faible bruit et large bande passante, et d’un module d’alimentation à très faible bruit. Il présente un taux de réjection de mode commun élevé, un bruit extrêmement faible et une large bande passante, et est largement utilisé dans le domaine des communications optiques cohérentes. Ces dernières années, il est devenu un sujet de recherche majeur pour les entreprises et les universités du monde entier.
Principe de fonctionnement du photodétecteur à balance (Détecteur de balance optoélectronique)
Le photodétecteur équilibré utilise deux photodiodes polarisées en inverse comme unité de réception de la 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 afin de convertir le signal de courant en un signal de tension pour la sortie. L'utilisation d'une structure auto-réductrice permet de supprimer efficacement le signal de mode commun introduit par la lumière de l'oscillateur local et le courant d'obscurité, d'augmenter le signal de mode différentiel et d'améliorer, dans une certaine mesure, la capacité de détection des signaux lumineux faibles.
Avantages : Un taux de réjection en mode commun élevé, une sensibilité élevée et une large bande passante de détection permettent de répondre à divers scénarios d’application.
Inconvénients : Faible puissance optique saturée, convient uniquement à la détection de faibles luminosités, l'intégration doit être améliorée.

FIG. : Schéma de principe de fonctionnement du détecteur de balance
Paramètres de performance du photodétecteur équilibré (optoélectronique)Détecteur d'équilibre)
1. Réactivité
La sensibilité désigne l'efficacité d'une photodiode à convertir les signaux lumineux en photocourant, c'est-à-dire le rapport entre le photocourant et la puissance lumineuse. Choisir une photodiode à sensibilité élevée permet d'améliorer significativement la sensibilité du photodétecteur Balance.
La sensibilité désigne l'efficacité d'une photodiode à convertir les signaux lumineux en photocourant, c'est-à-dire le rapport entre le photocourant et la puissance lumineuse. Choisir une photodiode à sensibilité élevée permet d'améliorer significativement 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 Balance diminue 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 en mode commun
Le taux de réjection en mode commun est utilisé pour mesurer le degré de suppression des signaux en mode commun par les détecteurs équilibrés, et les produits commerciaux nécessitent généralement une réjection en mode commun minimale de 25 dB.
4.NEP
Puissance équivalente de bruit : Puissance du signal d’entrée requise pour un rapport signal/bruit de 1, paramètre important pour mesurer les performances de bruit d’un système. Les principaux composants du bruit d’un détecteur équilibré sont le bruit de diffusion optique et le bruit électrique.

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