Grundlegende charakteristische Parameter des optischen SignalsFotodetektoren:
Vor der Untersuchung verschiedener Formen von Fotodetektoren werden die charakteristischen Parameter der Betriebsleistung untersuchtoptische Signalfotodetektorenwerden zusammengefasst. Zu diesen Merkmalen gehören die Empfindlichkeit, die spektrale Reaktion, die äquivalente Rauschleistung (NEP), die spezifische Detektivität und die spezifische Detektivität. D*), Quanteneffizienz und Reaktionszeit.
1. Die Ansprechempfindlichkeit Rd wird verwendet, um die Ansprechempfindlichkeit des Geräts auf optische Strahlungsenergie zu charakterisieren. Es wird durch das Verhältnis von Ausgangssignal zu einfallendem Signal dargestellt. Diese Eigenschaft spiegelt nicht die Rauscheigenschaften des Geräts wider, sondern nur die Effizienz der Umwandlung elektromagnetischer Strahlungsenergie in Strom oder Spannung. Daher kann sie mit der Wellenlänge des einfallenden Lichtsignals variieren. Darüber hinaus sind die Leistungsreaktionseigenschaften auch eine Funktion der angelegten Vorspannung und der Umgebungstemperatur.
2. Die spektrale Reaktionscharakteristik ist ein Parameter, der die Beziehung zwischen der Leistungsreaktionscharakteristik des optischen Signaldetektors und der Wellenlängenfunktion des einfallenden optischen Signals charakterisiert. Die spektralen Reaktionseigenschaften optischer Signalfotodetektoren bei verschiedenen Wellenlängen werden üblicherweise quantitativ durch die „Spektralreaktionskurve“ beschrieben. Es ist zu beachten, dass nur die höchsten spektralen Antworteigenschaften in der Kurve durch Absolutwerte kalibriert werden und die anderen spektralen Antworteigenschaften bei verschiedenen Wellenlängen durch normalisierte relative Werte ausgedrückt werden, die auf dem höchsten Wert der spektralen Antworteigenschaften basieren.
3. Die äquivalente Rauschleistung ist die erforderliche einfallende Lichtsignalleistung, wenn die vom optischen Signaldetektor erzeugte Ausgangssignalspannung gleich dem inhärenten Rauschspannungspegel des Geräts selbst ist. Es ist der Hauptfaktor, der die minimale optische Signalintensität bestimmt, die vom optischen Signaldetektor gemessen werden kann, also die Erkennungsempfindlichkeit.
4. Die spezifische Nachweisempfindlichkeit ist ein charakteristischer Parameter, der die inhärenten Eigenschaften des lichtempfindlichen Materials des Detektors charakterisiert. Sie stellt die niedrigste einfallende Photonenstromdichte dar, die mit einem optischen Signaldetektor gemessen werden kann. Sein Wert kann je nach den Betriebsbedingungen des Wellenlängendetektors des gemessenen Lichtsignals (wie Umgebungstemperatur, angelegte Vorspannung usw.) variieren. Je größer die Detektorbandbreite, desto größer die Detektorfläche des optischen Signals, desto kleiner ist die rauschäquivalente Leistung NEP und desto höher ist die spezifische Erkennungsempfindlichkeit. Aufgrund der höheren spezifischen Nachweisempfindlichkeit des Detektors eignet er sich zur Detektion wesentlich schwächerer optischer Signale.
5. Die Quanteneffizienz Q ist ein weiterer wichtiger charakteristischer Parameter des optischen Signaldetektors. Sie ist definiert als das Verhältnis der Anzahl quantifizierbarer „Antworten“, die das Photomon im Detektor erzeugt, zur Anzahl der Photonen, die auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Materials einfallen. Bei Lichtsignaldetektoren, die mit Photonenemission arbeiten, ist die Quanteneffizienz beispielsweise das Verhältnis der Anzahl der von der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials emittierten Photoelektronen zur Anzahl der Photonen des gemessenen Signals, die auf die Oberfläche projiziert werden. In einem optischen Signaldetektor, der pn-Übergangshalbleitermaterial als lichtempfindliches Material verwendet, wird die Quanteneffizienz des Detektors berechnet, indem die Anzahl der durch das gemessene Lichtsignal erzeugten Elektronen-Loch-Paare durch die Anzahl der einfallenden Signalphotonen dividiert wird. Eine weitere übliche Darstellung der Quanteneffizienz eines optischen Signaldetektors ist die Empfindlichkeit des Detektors Rd.
6. Die Reaktionszeit ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung der Reaktionsgeschwindigkeit des optischen Signaldetektors auf die Intensitätsänderung des gemessenen Lichtsignals. Wenn das gemessene Lichtsignal in die Form eines Lichtimpulses moduliert wird, muss die Intensität des elektrischen Impulssignals, das durch seine Wirkung auf den Detektor erzeugt wird, nach einer bestimmten Reaktionszeit auf den entsprechenden „Höhepunkt“ „ansteigen“ und von „ Peak“ und fallen dann entsprechend der Wirkung des Lichtimpulses auf den anfänglichen „Nullwert“ zurück. Um die Reaktion des Detektors auf die Intensitätsänderung des gemessenen Lichtsignals zu beschreiben, wird der Zeitpunkt, zu dem die Intensität des durch den einfallenden Lichtimpuls erzeugten elektrischen Signals von seinem höchsten Wert von 10 % auf 90 % ansteigt, als „Anstieg“ bezeichnet Zeit“ und die Zeit, in der die Wellenform des elektrischen Signalimpulses von ihrem höchsten Wert von 90 % auf 10 % abfällt, wird „Abfallzeit“ oder „Abklingzeit“ genannt.
7. Die Reaktionslinearität ist ein weiterer wichtiger charakteristischer Parameter, der den funktionalen Zusammenhang zwischen der Reaktion des optischen Signaldetektors und der Intensität des einfallenden gemessenen Lichtsignals charakterisiert. Es erfordert die Ausgabe desoptischer Signaldetektorinnerhalb eines bestimmten Bereichs proportional zur Intensität des gemessenen optischen Signals sein. Normalerweise wird definiert, dass die prozentuale Abweichung von der Eingabe-Ausgabe-Linearität innerhalb des angegebenen Bereichs der Intensität des optischen Eingangssignals die Antwortlinearität des optischen Signaldetektors ist.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. August 2024