Serie de fotodetectores: Introducción al fotodetector de equilibrio

Introducción aFotodetector de equilibrio(Detector de equilibrio optoelectrónico)
El fotodetector de equilibrio se divide en dos tipos, uno de acoplamiento de fibra óptica y otro de acoplamiento óptico espacial, según el método de acoplamiento óptico. Consta internamente de dos fotodiodos altamente adaptados, un módulo amplificador de transimpedancia de bajo ruido y alto ancho de banda, y un módulo de potencia de ruido ultrabajo. Se caracteriza por su alta tasa de rechazo de modo común, ruido ultrabajo y alto ancho de banda, y se utiliza ampliamente en el campo de la comunicación óptica coherente. En los últimos años, se ha convertido en un foco de investigación para empresas y universidades de diversos países.
Principio de funcionamiento del fotodetector de equilibrio (Detector de equilibrio optoelectrónico)
El fotodetector de equilibrio utiliza dos fotodiodos con polarización inversa como unidad receptora de luz. Al recibir una señal luminosa, la fotocorriente generada por ambos fotodiodos se resta y se acopla a un amplificador de transimpedancia para convertir la señal de corriente en una señal de voltaje de salida. El uso de una estructura autoreductora permite suprimir eficazmente la señal de modo común introducida por las corrientes de luz y oscuridad del oscilador local, aumentar la señal de modo diferencial y, en cierta medida, mejorar la capacidad de detección de señales luminosas débiles.
Ventajas: La alta relación de rechazo de modo común, la alta sensibilidad y el alto ancho de banda de detección pueden cumplir con varios escenarios de aplicación.
Desventajas: Potencia óptica saturada baja, solo adecuado para detección de luz débil, es necesario mejorar la integración.

FIG: Diagrama del principio de funcionamiento del detector de equilibrio
Parámetros de rendimiento del fotodetector de equilibrio (optoelectrónico)Detector de equilibrio)
1. Capacidad de respuesta
La capacidad de respuesta se refiere a la eficiencia de un fotodiodo para convertir las señales luminosas en fotocorriente, que es la relación entre la fotocorriente y la potencia luminosa. Elegir un fotodiodo con mayor capacidad de respuesta puede mejorar eficazmente la sensibilidad del fotodetector de equilibrio.
La capacidad de respuesta se refiere a la eficiencia de un fotodiodo para convertir las señales luminosas en fotocorriente, que es la relación entre la fotocorriente y la potencia luminosa. Elegir un fotodiodo con mayor capacidad de respuesta puede mejorar eficazmente la sensibilidad del fotodetector de equilibrio.
2. Ancho de banda
El ancho de banda representa la frecuencia de la señal en la cual la amplitud de la señal de salida del fotodetector de equilibrio decae en -3 dB, y está relacionado con la capacitancia parásita del fotodiodo, el tamaño de la transimpedancia y el producto del ancho de banda de ganancia del amplificador operacional.
3. Relación de rechazo de modo común
La relación de rechazo de modo común se utiliza para medir el grado de supresión de señales de modo común por parte de detectores balanceados, y los productos comerciales generalmente requieren un rechazo de modo común mínimo de 25 dB.
4.NEP
Potencia equivalente de ruido: La potencia de la señal de entrada requerida con una relación señal-ruido de 1, un parámetro importante para medir el rendimiento acústico de un sistema. Los principales componentes del ruido de un detector balanceado son el ruido de dispersión óptica y el ruido eléctrico.

Aplicación del fotodetector de equilibrio (detector de equilibrio optoelectrónico)
En los últimos años, los fotodetectores de equilibrio se han utilizado ampliamente en campos como el radar de viento láser, la medición de vibraciones láser, la detección de fibra óptica, la detección coherente de luz débil, la detección espectral, la detección de gases, etc. La investigación sobre alta velocidad, alto ancho de banda, bajo ruido, alta relación de rechazo de modo común y alta sensibilidad de los detectores balanceados ha logrado avances y se está desarrollando hacia una alta integración y bajo consumo de energía para cumplir con diferentes escenarios de aplicación.