Série Fotodetector: Introdução ao Fotodetector de Equilíbrio

Introdução aFotodetector de equilíbrio(Detector de equilíbrio optoeletrônico)
O fotodetector de equilíbrio pode ser dividido em tipo de acoplamento de fibra óptica e tipo de acoplamento óptico espacial, de acordo com o método de acoplamento óptico. Internamente, consiste em dois fotodiodos altamente combinados, um módulo de circuito amplificador de transimpedância de baixo ruído e alta largura de banda e um módulo de potência de ultrabaixo ruído. Possui as características de alta taxa de rejeição de modo comum, ultrabaixo ruído e alta largura de banda, sendo amplamente utilizado na área de comunicação óptica coerente. Tornou-se um ponto de pesquisa para empresas e universidades em diversos países nos últimos anos.
Princípio de funcionamento do fotodetector de equilíbrio (Detector de equilíbrio optoeletrônico)
O Fotodetector de Equilíbrio utiliza dois fotodiodos em estado de polarização reversa como unidade receptora de luz. Ao receber um sinal de luz, a fotocorrente gerada pelos dois fotodiodos é subtraída e acoplada a um amplificador de transimpedância para converter o sinal de corrente em um sinal de tensão para a saída. O uso da estrutura auto-redutora pode suprimir efetivamente o sinal de modo comum introduzido pela corrente de luz e escuridão do oscilador local, aumentar o sinal de modo diferencial e, até certo ponto, melhorar a capacidade de detecção de sinais de luz fraca.
Vantagens: alta taxa de rejeição de modo comum, alta sensibilidade e alta largura de banda de detecção podem atender a vários cenários de aplicação.
Desvantagens: Baixa potência óptica saturada, adequado apenas para detecção de luz fraca, a integração precisa ser melhorada.

FIG: Diagrama do princípio de funcionamento do detector de equilíbrio
Parâmetros de desempenho do fotodetector de equilíbrio (optoeletrônicoDetector de equilíbrio)
1. Capacidade de resposta
A responsividade refere-se à eficiência de um fotodiodo na conversão de sinais de luz em fotocorrente, que é a razão entre fotocorrente e potência luminosa. Escolher um fotodiodo com maior responsividade pode melhorar efetivamente a sensibilidade do Fotodetector de Equilíbrio.
A responsividade refere-se à eficiência de um fotodiodo na conversão de sinais de luz em fotocorrente, que é a razão entre fotocorrente e potência luminosa. Escolher um fotodiodo com maior responsividade pode melhorar efetivamente a sensibilidade do Fotodetector de Equilíbrio.
2. Largura de banda
A largura de banda representa a frequência do sinal na qual a amplitude do sinal de saída do fotodetector de equilíbrio decai em -3dB e está relacionada à capacitância parasita do fotodiodo, ao tamanho da transimpedância e ao produto da largura de banda de ganho do amplificador operacional.
3. Taxa de rejeição de modo comum
A taxa de rejeição de modo comum é usada para medir o grau de supressão de sinais de modo comum por detectores balanceados, e produtos comerciais geralmente exigem uma rejeição de modo comum mínima de 25 dB.
4.NEP
Potência Equivalente de Ruído: A potência do sinal de entrada necessária para uma relação sinal-ruído de 1, que é um parâmetro importante para medir o desempenho de ruído de um sistema. Os principais componentes do ruído do detector balanceado são o ruído de espalhamento óptico e o ruído elétrico.

Aplicação do Fotodetector de Equilíbrio (Detector de Equilíbrio Optoeletrônico)
Nos últimos anos, os fotodetectores balanceados têm sido amplamente utilizados em áreas como radar de vento a laser, medição de vibração a laser, detecção de fibra óptica, detecção coerente de luz fraca, detecção espectral, detecção de gás, etc. A pesquisa sobre alta velocidade, alta largura de banda, baixo ruído, alta taxa de rejeição de modo comum e alta sensibilidade de detectores balanceados fez avanços e está se desenvolvendo em direção à alta integração e baixo consumo de energia para atender a diferentes cenários de aplicação.