Parâmetros característicos básicos do sinal ópticofotodetectores:
Antes de examinar várias formas de fotodetectores, os parâmetros característicos do desempenho operacional defotodetectores de sinal ópticosão resumidas. Essas características incluem responsividade, resposta espectral, potência equivalente a ruído (NEP), detectividade específica e detectividade específica (D*), eficiência quântica e tempo de resposta.
1. A responsividade Rd é usada para caracterizar a sensibilidade de resposta do dispositivo à energia de radiação óptica. Ela é representada pela razão entre o sinal de saída e o sinal incidente. Essa característica não reflete as características de ruído do dispositivo, mas apenas a eficiência de conversão da energia de radiação eletromagnética em corrente ou tensão. Portanto, pode variar com o comprimento de onda do sinal de luz incidente. Além disso, as características de resposta de potência também são função da polarização aplicada e da temperatura ambiente.
2. A característica de resposta espectral é um parâmetro que caracteriza a relação entre a característica de resposta de potência do detector de sinal óptico e a função de comprimento de onda do sinal óptico incidente. As características de resposta espectral de fotodetectores de sinal óptico em diferentes comprimentos de onda são geralmente descritas quantitativamente pela "curva de resposta espectral". Deve-se observar que apenas as características de resposta espectral mais altas na curva são calibradas por valor absoluto, e as demais características de resposta espectral em diferentes comprimentos de onda são expressas por valores relativos normalizados com base no valor mais alto das características de resposta espectral.
3. A potência equivalente de ruído é a potência do sinal de luz incidente necessária quando a tensão do sinal de saída gerada pelo detector de sinal óptico é igual ao nível de tensão de ruído inerente do próprio dispositivo. É o principal fator que determina a intensidade mínima do sinal óptico que pode ser medida pelo detector de sinal óptico, ou seja, a sensibilidade de detecção.
4. A sensibilidade específica de detecção é um parâmetro característico que caracteriza as características inerentes do material fotossensível do detector. Representa a menor densidade de corrente de fótons incidente que pode ser medida por um detector de sinal óptico. Seu valor pode variar de acordo com as condições de operação do detector de comprimento de onda do sinal de luz medido (como temperatura ambiente, polarização aplicada, etc.). Quanto maior a largura de banda do detector, maior a área do detector de sinal óptico, menor a potência equivalente de ruído (NEP) e maior a sensibilidade específica de detecção. Uma maior sensibilidade específica de detecção do detector significa que ele é adequado para a detecção de sinais ópticos muito mais fracos.
5. A eficiência quântica Q é outro parâmetro característico importante do detector de sinal óptico. É definida como a razão entre o número de "respostas" quantificáveis produzidas pelo fóton no detector e o número de fótons incidentes na superfície do material fotossensível. Por exemplo, para detectores de sinal de luz que operam com emissão de fótons, a eficiência quântica é a razão entre o número de fotoelétrons emitidos da superfície do material fotossensível e o número de fótons do sinal medido projetados na superfície. Em um detector de sinal óptico que utiliza material semicondutor de junção pn como material fotossensível, a eficiência quântica do detector é calculada dividindo-se o número de pares de elétrons-lacunas gerados pelo sinal de luz medido pelo número de fótons do sinal incidente. Outra representação comum da eficiência quântica de um detector de sinal óptico é por meio da responsividade Rd do detector.
6. O tempo de resposta é um parâmetro importante para caracterizar a velocidade de resposta do detector de sinal óptico à mudança de intensidade do sinal de luz medido. Quando o sinal de luz medido é modulado na forma de um pulso de luz, a intensidade do sinal elétrico pulsado gerado por sua ação no detector precisa "aumentar" para o "pico" correspondente após um certo tempo de resposta, e a partir do "pico" e então cair novamente para o "valor zero" inicial correspondente à ação do pulso de luz. Para descrever a resposta do detector à mudança de intensidade do sinal de luz medido, o tempo em que a intensidade do sinal elétrico gerado pelo pulso de luz incidente aumenta de seu valor máximo de 10% para 90% é chamado de "tempo de subida", e o tempo em que a forma de onda do pulso do sinal elétrico cai de seu valor máximo de 90% para 10% é chamado de "tempo de queda" ou "tempo de decaimento".
7. A linearidade da resposta é outro parâmetro característico importante que define a relação funcional entre a resposta do detector de sinal óptico e a intensidade do sinal luminoso incidente medido. Ela requer a saída dodetector de sinal ópticoser proporcional dentro de uma determinada faixa da intensidade do sinal óptico medido. Geralmente, define-se que o desvio percentual da linearidade de entrada-saída dentro da faixa especificada da intensidade do sinal óptico de entrada é a linearidade de resposta do detector de sinal óptico.
Horário da publicação: 12/08/2024