Uvod vRavnovesni fotodetektor(Optoelektronski detektor ravnotežja)
Fotodetektorje z uravnoteženim delovanjem lahko glede na metodo optične sklopitve razdelimo na tip sklopitve z optičnimi vlakni in tip prostorske optične sklopitve. Notranjost je sestavljena iz dveh visoko usklajenih fotodiod, modula transimpedančnega ojačevalnika z nizkim šumom in visoko pasovno širino ter modula moči z ultra nizkim šumom. Imajo značilnosti visokega razmerja zavrnitve skupnega načina, ultra nizkega šuma in visoke pasovne širine ter se pogosto uporabljajo na področju koherentne optične komunikacije. V zadnjih letih so postali raziskovalna vroča točka za podjetja in univerze v različnih državah.
Načelo delovanja uravnoteženega fotodetektorja (Optoelektronski detektor ravnotežja)
Uravnoteženi fotodetektor uporablja dve fotodiodi v obratnem stanju prednapetosti kot enoto za sprejem svetlobe. Pri sprejemu svetlobnega signala se fototok, ki ga ustvarita dve fotodiodi, odšteje in poveže s transimpedančnim ojačevalnikom, ki pretvori tokovni signal v napetostni signal za izhod. Uporaba samoredukcijske strukture lahko učinkovito zavira signal skupnega načina, ki ga vnašata svetlobni in temni tok lokalnega oscilatorja, poveča signal diferencialnega načina in do neke mere izboljša sposobnost zaznavanja šibkih svetlobnih signalov.
Prednosti: Visoko razmerje zavrnitve skupnega načina, visoka občutljivost in visoka pasovna širina zaznavanja lahko ustrezajo različnim scenarijem uporabe.
Slabosti: Nizka nasičena optična moč, primerna le za zaznavanje šibke svetlobe, integracijo je treba izboljšati.
SLIKA: Diagram delovanja detektorja ravnotežja
Parametri delovanja fotodetektorja Balance (optoelektronskiDetektor ravnotežja)
1. Odzivnost
Odzivnost se nanaša na učinkovitost fotodiode pri pretvorbi svetlobnih signalov v fototok, kar je razmerje med fototokom in svetlobno močjo. Izbira fotodiode z večjo odzivnostjo lahko učinkovito izboljša občutljivost uravnoteženega fotodetektorja.
Odzivnost se nanaša na učinkovitost fotodiode pri pretvorbi svetlobnih signalov v fototok, kar je razmerje med fototokom in svetlobno močjo. Izbira fotodiode z večjo odzivnostjo lahko učinkovito izboljša občutljivost uravnoteženega fotodetektorja.
2. Pasovna širina
Pasovna širina predstavlja frekvenco signala, pri kateri se amplituda izhodnega signala uravnoteženega fotodetektorja zmanjša za -3 dB, in je povezana s parazitsko kapacitivnostjo fotodiode, velikostjo transimpedance in produktom pasovne širine ojačanja operacijskega ojačevalnika.
3. Razmerje zavrnitve skupnega načina
Razmerje zavrnitve skupnega načina se uporablja za merjenje stopnje zatiranja signalov skupnega načina s strani uravnoteženih detektorjev, komercialni izdelki pa običajno zahtevajo minimalno zavrnitev skupnega načina 25 dB.
4.NEP
Ekvivalentna moč šuma: Vhodna moč signala, potrebna pri razmerju signal/šum 1, kar je pomemben parameter za merjenje šumne učinkovitosti sistema. Glavni komponenti šuma uravnoteženega detektorja sta optični šum sipanja in električni šum.
Uporaba fotodetektorja za ravnotežje (optoelektronski detektor ravnotežja)
V zadnjih letih se uravnoteženi fotodetektorji pogosto uporabljajo na področjih, kot so laserski vetrni radar, merjenje laserskih vibracij, zaznavanje optičnih vlaken, koherentno zaznavanje šibke svetlobe, spektralno zaznavanje, zaznavanje plinov itd. Raziskave visoke hitrosti, visoke pasovne širine, nizkega šuma, visokega razmerja zavrnitve skupnega načina in visoke občutljivosti uravnoteženih detektorjev so dosegle preboj in se razvijajo v smeri visoke integracije in nizke porabe energije za izpolnjevanje različnih scenarijev uporabe.
Čas objave: 6. februar 2025