Kaip pasirinkti subalansuoto fotodetektoriaus tipą

Kaip išsirinkti tipąsubalansuotas fotodetektorius
Subalansuotas fotodetektorius susideda iš dviejų fotodiodų ir diferencialinio stiprintuvo. Pirmiausia spindulio dalikliu optinis signalas padalijamas į du kelius ir įvedamas į du fotodiodus. Šie du fotodiodai veikia tuo pačiu principu, tačiau įėjimo optinio signalo fazė yra priešinga. Kai du fotodiodai gauna vienodo intensyvumo, bet priešingos fazės šviesos signalus, jų išėjimo srovės taip pat bus priešingos, todėl jų išėjimo signalus galima atimti ir gauti diferencialinį signalą. Ar signalo ir triukšmo santykį galima dar labiau pagerinti, kai foninis triukšmas arba bendrojo režimo trukdžiai yra pakankamai dideli, kad užgožtų signalą? Atsakymas yra „taip“, tereikia subalansuoto fotodetektoriaus (BPD fotodetektoriaus).
1. Pasirinkimo ir naudojimo aspektai:
1.1 Atitikimas darbiniam bangos ilgiui
Subalansuotų fotodetektorių bangos ilgių diapazonas yra vienas iš svarbiausių parametrų renkantis. Iš skirtingų medžiagų pagaminti fotodiodai (PD) tinka skirtingiems bangos ilgių diapazonams. Matoma šviesa: Si pagrindu sukurti detektoriai tinka 400 nm–1100 nm bangos ilgių diapazonui ir dažniausiai naudojami matomoje ir artimojoje infraraudonojoje (NIR) srityje. Artimoji infraraudonoji spinduliuotė: InGaAs pagrindu sukurti detektoriai tinka 800 nm–1700 nm bangos ilgių diapazonui ir dažniausiai naudojami vidutiniosios infraraudonosios spinduliuotės (MIR) ir ilgosios bangos infraraudonosios spinduliuotės (LIR) srityse.
1.2BPD fotodetektoriusPralaidumas
Pralaidumas lemia signalų dažnių diapazoną, kurį detektorius gali apdoroti. Įprasti pralaidumo variantai: DC-100MHz: tinka mažos spartos signalų apdorojimui, pvz., spektrinei analizei, optinei koherentinei transkripcijai (OCT) ir kt. DC-200MHz: tinka vidutinio spartos signalų apdorojimui, pvz., LiDAR, OCT ir kt. DC-350MHz: tinka didelės spartos signalų apdorojimui, pvz., kvantinės būsenos tomografijai, terahercų aptikimui ir kt.
1.3 Bendrojo režimo atmetimo santykis
Bendrojo režimo slopinimo santykis yra svarbus rodiklis, matuojantis detektoriaus gebėjimą slopinti bendrojo režimo triukšmą. Paprastai kuo didesnis CMRR, tuo stipresnis detektoriaus gebėjimas slopinti triukšmą. Įprastos CMRR vertės: >20 dB: tinka bendram naudojimui. >25 dB: tinka didelio tikslumo matavimams. >30 dB: tinka didelio jautrumo taikymams, siekiant išvengti persotinimo.
1.4 Įvesties optinė galia
Maža galia (<1 mW): tinka kvantinei optikai ir pavienių fotonų aptikimui. Vidutinė galia (1–10 mW): tinka optiniam ryšiui ir lazerio dažnio stabilizavimui. Didelė galia (>10 mW): tinka didelės galios lazeriniam aptikimui, kuriam reikalingas įmontuotas slopintuvas.
1.5 Triukšmo charakteristikos
Didelis jautrumas (NEP < 1 pW/√ Hz): tinka pavienių fotonų aptikimui ir kvantinei optikai.
Vidutinis jautrumas (NEP 1–10 pW/√ Hz): tinka lazeriniam dažnio stabilizavimui ir optiniam ryšiui.
Mažas jautrumas (NEP>10 pW/√ Hz): tinka didelės galios lazerio triukšmo aptikimui.
1,6 BPDfotodetektoriusPelnas
Stiprinimo koeficientas lemia detektoriaus gebėjimą sustiprinti įėjimo signalą. Įprastas stiprinimo diapazonas apima 10 kV/A, kuris tinka mažo triukšmo stiprinimui. 100 kV/A: Tinka didelio stiprinimo stiprinimui.
1.7 Darbinės temperatūros diapazonas
Darbinės temperatūros diapazonas lemia detektoriaus pritaikomumą skirtingose ​​aplinkose. Įprastas darbinės temperatūros diapazonas yra -20–65 ℃, tinkantis bendrai pramoninei aplinkai. -40–85 ℃: tinkantis ekstremalioms aplinkoms.
Apibendrinant, renkantis subalansuotą fotodetektorių, daugiausia atsižvelgiama į septynis matmenis:
Bangos ilgių diapazonas (matoma šviesa 400 nm–1100 nm, artimoji infraraudonoji spinduliuotė 800 nm–1700 nm); Juostos plotis (DC–100 MHz mažo greičio signalo apdorojimui, DC–200 MHz vidutinio greičio signalo apdorojimui, DC–350 MHz didelio greičio signalo apdorojimui); Bendrojo režimo slopinimo koeficientas (kuo didesnis CMRR, tuo stipresnis detektoriaus triukšmo slopinimo gebėjimas, o CMRR vertė >25 dB tinka didelio tikslumo matavimams); Įėjimo optinė galia (maža galia <1 mW, vidutinė galia 1–10 mW, didelė galia >10 mW); Triukšmo charakteristikos (kuo mažesnė triukšmo ekvivalento galia, tuo didesnis jautrumas, o NEP <1 pW/√ Hz laikomas dideliu jautrumu); Stiprinimas (10 kV/A mažo triukšmo stiprinimui, 100 kV/A didelio stiprinimo stiprinimui); Darbinės temperatūros diapazonas (-20–65 ℃ bendrai pramoninei aplinkai, -40–85 ℃ ekstremaliai aplinkai)