Оптикалық сигнал фотодетекторларының негізгі сипаттамалық параметрлері

Оптикалық сигналдың негізгі сипаттамалық параметрлеріфотодетекторлар:

Фотодетекторлардың әртүрлі түрлерін зерттемес бұрын, жұмыс өнімділігінің сипаттамалық параметрлеріоптикалық сигнал фотодетекторларықорытындыланған. Бұл сипаттамаларға жауаптылық, спектрлік жауап, шуылға эквивалентті қуат (NEP), меншікті анықтау және меншікті анықтау. D*), кванттық тиімділік және жауап беру уақыты кіреді.

1. Жауапкершілік Rd құрылғының оптикалық сәулелену энергиясына жауап сезімталдығын сипаттау үшін қолданылады. Ол шығыс сигналының түсетін сигналға қатынасымен көрсетіледі. Бұл сипаттама құрылғының шу сипаттамаларын емес, тек электромагниттік сәулелену энергиясын токқа немесе кернеуге түрлендіру тиімділігін көрсетеді. Сондықтан, ол түсетін жарық сигналының толқын ұзындығына байланысты өзгеруі мүмкін. Сонымен қатар, қуаттың жауап сипаттамалары да қолданылған ығысу мен қоршаған орта температурасының функциясы болып табылады.

2. Спектрлік жауап сипаттамасы - оптикалық сигнал детекторының қуат жауап сипаттамасы мен түскен оптикалық сигналдың толқын ұзындығы функциясы арасындағы байланысты сипаттайтын параметр. Әртүрлі толқын ұзындықтарындағы оптикалық сигнал фотодетекторларының спектрлік жауап сипаттамалары әдетте сандық түрде «спектрлік жауап қисығы» арқылы сипатталады. Айта кету керек, қисықтағы ең жоғары спектрлік жауап сипаттамалары ғана абсолютті мәнмен калибрленеді, ал әртүрлі толқын ұзындықтарындағы басқа спектрлік жауап сипаттамалары спектрлік жауап сипаттамаларының ең жоғары мәніне негізделген нормаланған салыстырмалы мәндермен өрнектеледі.

3. Шудың эквивалентті қуаты - оптикалық сигнал детекторы шығаратын шығыс сигналының кернеуі құрылғының өзіндік шу кернеуі деңгейіне тең болған кезде қажетті түсетін жарық сигналының қуаты. Бұл оптикалық сигнал детекторы өлшей алатын ең аз оптикалық сигнал қарқындылығын, яғни анықтау сезімталдығын анықтайтын негізгі фактор.

4. Меншікті анықтау сезімталдығы - детектордың фотосезімтал материалының ішкі сипаттамаларын сипаттайтын сипаттамалық параметр. Ол оптикалық сигнал детекторымен өлшенетін ең төменгі түсетін фотон тогының тығыздығын білдіреді. Оның мәні өлшенген жарық сигналының толқын ұзындығы детекторының жұмыс жағдайларына (мысалы, қоршаған орта температурасы, қолданылған ығысу және т.б.) байланысты өзгеруі мүмкін. Детектордың өткізу қабілеттілігі неғұрлым үлкен болса, оптикалық сигнал детекторының ауданы соғұрлым үлкен болады, шудың баламалы қуаты NEP соғұрлым кіші болады және меншікті анықтау сезімталдығы соғұрлым жоғары болады. Детектордың меншікті анықтау сезімталдығы неғұрлым жоғары болса, ол әлдеқайда әлсіз оптикалық сигналдарды анықтауға жарамды екенін білдіреді.

5. Кванттық тиімділік Q оптикалық сигнал детекторының тағы бір маңызды сипаттамалық параметрі болып табылады. Ол детектордағы фотомон шығаратын сандық «жауаптар» санының фотосезімтал материалдың бетіне түсетін фотондар санына қатынасы ретінде анықталады. Мысалы, фотон эмиссиясымен жұмыс істейтін жарық сигнал детекторлары үшін кванттық тиімділік - фотосезімтал материалдың бетінен шығарылатын фотоэлектрондар санының бетке проекцияланған өлшенген сигналдың фотондар санына қатынасы. Фотосезімтал материал ретінде pn түйіспелі жартылай өткізгіш материалды пайдаланатын оптикалық сигнал детекторында детектордың кванттық тиімділігі өлшенген жарық сигналымен пайда болған электрон тесіктерінің жұптарының санын түсетін сигнал фотондарының санына бөлу арқылы есептеледі. Оптикалық сигнал детекторының кванттық тиімділігінің тағы бір кең таралған көрінісі - детектордың жауапкершілігі Rd.

6. Жауап беру уақыты - өлшенген жарық сигналының қарқындылығының өзгеруіне оптикалық сигнал детекторының жауап беру жылдамдығын сипаттайтын маңызды параметр. Өлшенген жарық сигналы жарық импульсі түрінде модуляцияланған кезде, оның детекторға әсер етуі нәтижесінде пайда болған импульстік электр сигналының қарқындылығы белгілі бір жауап беру уақытынан кейін сәйкес «шыңға» дейін «көтерілуі» керек, ал «шыңнан» бастап, содан кейін жарық импульсінің әсеріне сәйкес келетін бастапқы «нөлдік мәнге» дейін төмендеуі керек. Детектордың өлшенген жарық сигналының қарқындылығының өзгеруіне жауабын сипаттау үшін, түскен жарық импульсі тудырған электр сигналының қарқындылығы 10%-дан 90%-ға дейінгі ең жоғары мәнінен көтерілген уақыт «көтеру уақыты» деп аталады, ал электр сигналының импульстік толқын формасы 90%-дан 10%-ға дейінгі ең жоғары мәнінен төмендеген уақыт «құлау уақыты» немесе «ыдырау уақыты» деп аталады.

7. Жауап беру сызықтығы - оптикалық сигнал детекторының жауабы мен өлшенген жарық сигналының қарқындылығы арасындағы функционалдық байланысты сипаттайтын тағы бір маңызды сипаттамалық параметр. Ол шығыс сигналын қажет етедіоптикалық сигнал детекторыөлшенген оптикалық сигнал қарқындылығының белгілі бір диапазонында пропорционалды болуы керек. Әдетте кіріс оптикалық сигнал қарқындылығының көрсетілген диапазонындағы кіріс-шығыс сызықтығынан пайыздық ауытқу оптикалық сигнал детекторының жауап сызықтығы болып табылады деп анықталады.