Parámetros característicos básicos de los fotodetectores de señales ópticas

Parámetros característicos básicos de la señal ópticafotodetectores:

Antes de examinar las distintas formas de fotodetectores, es necesario conocer los parámetros característicos de su rendimiento operativo.fotodetectores de señal ópticase resumen. Estas características incluyen responsividad, respuesta espectral, potencia equivalente de ruido (NEP), detectividad específica y detectividad específica D*), eficiencia cuántica y tiempo de respuesta.

1. La responsividad Rd se utiliza para caracterizar la sensibilidad de respuesta del dispositivo a la energía de la 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 la radiación electromagnética en corriente o voltaje. Por lo tanto, puede variar con la longitud de onda de la señal de luz incidente. Además, las características de respuesta de potencia también dependen de la polarización aplicada y de la temperatura ambiente.

2. La respuesta espectral es un parámetro que describe la relación entre la respuesta de potencia del detector de señal óptica y la función de longitud de onda de la señal óptica incidente. Las características de respuesta espectral de los fotodetectores de señal óptica a diferentes longitudes de onda se describen generalmente de forma cuantitativa mediante una curva de respuesta espectral. Cabe destacar que solo las características de respuesta espectral más altas de la curva se calibran con valores absolutos, mientras que las demás características de respuesta espectral a diferentes longitudes de onda se expresan mediante valores relativos normalizados con respecto al valor más alto.

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

4. La sensibilidad de detección específica es un parámetro característico que define las propiedades intrínsecas del material fotosensible del detector. Representa la densidad de corriente de fotones incidentes más baja que puede medir un detector de señal óptica. 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 de detección de la señal óptica, menor será la potencia equivalente de ruido (NEP) y mayor será la sensibilidad de detección específica. Una mayor sensibilidad de detección específica del detector indica que es adecuado para la detección de señales ópticas mucho más débiles.

5. La eficiencia cuántica Q es otro parámetro característico importante de los detectores de señales ópticas. Se define como la relación entre el número de "respuestas" cuantificables producidas por el fotomon en el detector y el número de fotones incidentes en la superficie del material fotosensible. Por ejemplo, para los detectores de señales luminosas que operan mediante la 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 un 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 señal incidentes. Otra representación común de la eficiencia cuántica de un detector de señales ópticas es mediante la responsividad Rd del detector.

6. El tiempo de respuesta es un parámetro importante para caracterizar la velocidad de respuesta del detector de señal óptica ante cambios en la intensidad de la señal luminosa medida. Cuando la señal luminosa medida se modula en forma de pulso, la intensidad de la señal eléctrica generada por su acción sobre el detector debe alcanzar un valor máximo tras un cierto tiempo de respuesta, y desde ese valor máximo, volver al valor inicial de cero. Para describir la respuesta del detector a los cambios de intensidad de la señal luminosa medida, el tiempo que tarda la intensidad de la señal eléctrica generada por el pulso incidente en aumentar desde su valor máximo del 10 % hasta el 90 % se denomina "tiempo de subida", y el tiempo que tarda la forma de onda del pulso de la señal eléctrica en disminuir desde su valor máximo del 90 % hasta el 10 % se denomina "tiempo de bajada" o "tiempo de decaimiento".

7. La linealidad de 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 de luz incidente medida. Requiere que la salida deldetector de señal ópticaser proporcional dentro de un cierto rango 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 intensidad de la señal óptica de entrada es la linealidad de respuesta del detector de señal óptica.