Parámetros característicos básicos de los fotodetectores de señales ópticas

Parámetros característicos básicos de la señal ópticafotodetectores:

Antes de examinar las distintas formas de fotodetectores, se deben considerar los parámetros característicos del rendimiento operativo defotodetectores de señales ópticasSe resumen estas características. Estas incluyen la capacidad de respuesta, la respuesta espectral, la potencia equivalente de ruido (NEP), la detectividad específica y la detectividad específica D*, la eficiencia cuántica y el tiempo de respuesta.

1. La responsividad Rd se utiliza para caracterizar la sensibilidad de respuesta del dispositivo a la energía de radiación óptica. Se representa mediante la relación entre la señal de salida y la señal incidente. Esta característica no refleja las características de ruido del dispositivo, sino únicamente la eficiencia de conversión de la energía de radiación electromagnética en corriente o voltaje. Por lo tanto, puede variar con la longitud de onda de la señal luminosa incidente. Además, las características de respuesta de potencia también dependen de la polarización aplicada y de la temperatura ambiente.

2. La característica de respuesta espectral es un parámetro que define la relación entre la característica de respuesta de potencia del detector de señales ópticas y la función de longitud de onda de la señal óptica incidente. Las características de respuesta espectral de los fotodetectores de señales ópticas a diferentes longitudes de onda se suelen describir cuantitativamente mediante la "curva de respuesta espectral". Cabe destacar que solo las características de respuesta espectral más altas de la curva se calibran mediante valor absoluto, mientras que las demás características de respuesta espectral a diferentes longitudes de onda se expresan mediante valores relativos normalizados basados ​​en el valor más alto de las características de respuesta espectral.

3. La potencia equivalente de ruido es la potencia de la señal luminosa incidente requerida cuando el voltaje de la señal de salida generada por el detector óptico de señales es igual al nivel de voltaje de ruido inherente del dispositivo. Es el factor principal que determina la intensidad mínima de la señal óptica que puede medir el detector óptico de señales, es decir, la sensibilidad de detección.

4. La sensibilidad de detección específica es un parámetro característico que define las características inherentes del material fotosensible del detector. Representa la densidad de corriente de fotones incidentes más baja que puede medir un detector de señales ópticas. Su valor puede variar según las condiciones de funcionamiento del detector de longitud de onda de la señal luminosa medida (como la temperatura ambiente, la polarización aplicada, etc.). Cuanto mayor sea el ancho de banda del detector, mayor será el área del detector de señales ópticas, menor será la potencia equivalente de ruido (NEP) y mayor será la sensibilidad de detección específica. Esta mayor sensibilidad de detección específica del detector lo hace adecuado para la detección de señales ópticas mucho más débiles.

5. La eficiencia cuántica Q es otro parámetro característico importante del detector de señales ópticas. Se define como la relación entre el número de "respuestas" cuantificables producidas por el fotomón en el detector y el número de fotones incidentes sobre la superficie del material fotosensible. Por ejemplo, para detectores de señales luminosas que operan con emisión de fotones, la eficiencia cuántica es la relación entre el número de fotoelectrones emitidos desde la superficie del material fotosensible y el número de fotones de la señal medida proyectados sobre la superficie. En un detector de señales ópticas que utiliza material semiconductor de unión pn como material fotosensible, la eficiencia cuántica del detector se calcula dividiendo el número de pares electrón-hueco generados por la señal luminosa medida entre el número de fotones de la señal incidente. Otra representación común de la eficiencia cuántica de un detector de señales ópticas es mediante la responsividad del detector Rd.

6. El tiempo de respuesta es un parámetro importante para caracterizar la velocidad de respuesta del detector de señales ópticas al cambio de intensidad de la señal luminosa medida. Cuando la señal luminosa medida se modula en forma de pulso de luz, la intensidad de la señal eléctrica del pulso generada por su acción sobre el detector debe ascender hasta el pico correspondiente tras un tiempo de respuesta determinado, y desde este pico, descender posteriormente hasta el valor cero inicial correspondiente a la acción del pulso de luz. Para describir la respuesta del detector al cambio de intensidad de la señal luminosa medida, el tiempo en que la intensidad de la señal eléctrica generada por el pulso de luz incidente asciende desde su valor máximo del 10 % hasta el 90 % se denomina "tiempo de subida", y el tiempo en que la forma de onda del pulso de la señal eléctrica desciende desde su valor máximo del 90 % hasta el 10 % se denomina "tiempo de caída" o "tiempo de decaimiento".

7. La linealidad de la respuesta es otro parámetro característico importante que caracteriza la relación funcional entre la respuesta del detector de señal óptica y la intensidad de la señal luminosa incidente medida. Requiere la salida deldetector de señales ópticasSer proporcional dentro de un rango determinado de la intensidad de la señal óptica medida. Generalmente, se define que la desviación porcentual de la linealidad de entrada-salida dentro del rango especificado de la intensidad de la señal óptica de entrada es la linealidad de respuesta del detector de señal óptica.