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光电探测器基本参数介绍 - 筱晓小课堂

2024-01-26 14:47:24

光电探测器基本参数介绍 - 筱晓小课堂

PIN型光电探测器

InGaAs(铟镓砷)是探测器的材料类型,不同的材料响应的光波段不同。下面列出几种常见材料的典型工作波段。


硅:400~1100nm


铟镓砷:800~1700nm


砷化铟:2.15~3.5um


碲镉汞:2~12um


砷化稼:500~850nm               


它的工作波长是800~1700nm,表明该探测器只对800~1700nm的光有响应,这要求您所要探测的光必须在该范围内,否则就需要更换其他波段的材料。


工作带宽,它表明了该款探测器能响应的光功率变化频率。


以第一款为例(InGaAs单元探测器 100MHz-筱晓(上海)光子技术有限公司,MCT探测器,半导体激光二极管,中红外QCL激光器,光纤放大器,光电探测器 (microphotons.cn))它的带宽是100MHz,那么它就可以响应光在100MHz以内的调制信号,如果有大于100MHz的调制成分,那几乎会完全丢失,这在频域上会更好理解。如果您探测的光是缓慢变化甚至是恒定的,没有高动态响应的需求,那这个参数就不需要考虑了。


响应度是描述探测器灵敏度的参量。


它代表探测器输出信号和输入信号的关系,一般分为电压响应度RV和电流响应度RI。


如果产品没有明确写出,看单位即可。比如本文例举的这个产品,响应度0.95A/W@1550nm,明显就是电流响应度。


它表明输入的光功率和响应光电流的比值,至于为什么要专门表明是1550nm下的响应度,那是因为响应度本身就是波长的函数,需要选择一个波长去比较。




跨阻增益


表示该款探测器还会对产生的光电流进行跨阻放大,从而变成电压信号,单位是V/A。




饱和光功率表示该款探测器能响应的最大功率


超过这个光功率值后,探测器的输出信号不再随着输入光功率的变大而变大,不再满足之前定义的响应度了。以PD-100M-A为例,它的饱和光功率是140uW,响应度是0.95A/W,相乘得到饱和光电流是133uA,然后经过30kV/A的跨阻增益,最终输出的饱和电压是3.99V。






NEP,用于表示探测器最小可探测的功率。


因为所有的探测器都是存在本底噪声的,如果您输入的光功率十分微弱,引发的光电流完全被淹没在噪声里面,那么这个光功率认为是没有探测到。现在想象这么一种情况,我们逐渐增加输入光功率,直到激发的电信号正好和噪声齐平,再高一点,就会超出本底噪声显现出来了。这个功率值,我们就定义为探测器的噪声等效功率(Noise Equivalent Power,NEP)。





现在我们看到PD-100M-A的NEP参数,5pW/sqrt(Hz)。噪声等效功率的单位不应该是功率吗?



为什么会除以sqrt(Hz)?



实际上这里的NEP是归一化的,它将原来的NEP再除以带宽的平方根,才得到这个归一化的NEP。所以我们直接将5pW/sqrt(Hz)×sqrt(100MHz),得到50nW,才是该探测器能探测到的最小光功率值。


输出耦合方式,分为DC耦合和AC耦合两种。


DC耦合可以理解为原始电压信号直接输出,AC耦合额外添加了直流电压信号的过滤,只输出交流信号。

剩下的一些通用器件参数,本文不再赘述。


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