光信号受光素子の基本特性パラメータ

光信号の基本特性パラメータ光検出器:

さまざまな形式の光検出器を検討する前に、光検出器の動作性能の特性パラメータを確認する必要があります。光信号光検出器がまとめられています。これらの特性には、応答性、スペクトル応答、雑音等価電力 (NEP)、比検出力、および比検出力が含まれます。 D*)、量子効率、応答時間。

1. 応答性 Rd は、光放射エネルギーに対するデバイスの応答感度を特徴付けるために使用されます。入射信号に対する出力信号の比で表されます。この特性はデバイスのノイズ特性を反映するものではなく、電磁放射エネルギーを電流または電圧に変換する効率のみを反映します。したがって、入射光信号の波長によって変化する可能性があります。さらに、電力応答特性は、印加バイアスと周囲温度の関数でもあります。

2. スペクトル応答特性は、光信号検出器のパワー応答特性と入射光信号の波長関数との関係を特徴付けるパラメータです。さまざまな波長での光信号光検出器のスペクトル応答特性は、通常、「スペクトル応答曲線」によって定量的に記述されます。なお、曲線中の最も高い分光感度特性のみを絶対値で校正し、その他の各波長における分光感度特性は、分光感度特性の最も高い値を基準とした正規化相対値で表している。

3. 雑音等価電力とは、光信号検出器によって生成される出力信号電圧がデバイス自体の固有の雑音電圧レベルと等しいときに必要な入射光信号電力です。光信号検出器が測定できる最小の光信号強度、つまり検出感度を決定する主な要素です。

4. 比検出感度は、検出器の感光性材料の固有の特性を特徴付ける特性パラメータです。これは、光信号検出器で測定できる最低の入射光子電流密度を表します。その値は、測定された光信号の波長検出器の動作条件 (周囲温度、印加バイアスなど) に応じて変化する可能性があります。検出器の帯域幅が大きいほど、光信号検出器の面積が大きくなり、雑音等価パワー NEP が小さくなり、特定の検出感度が高くなります。検出器の比検出感度が高いということは、非常に弱い光信号の検出に適していることを意味します。

5. 量子効率 Q は、光信号検出器のもう 1 つの重要な特性パラメーターです。これは、感光性材料の表面に入射するフォトンの数に対する、検出器内のフォトモンによって生成される定量化可能な「応答」の数の比として定義されます。たとえば、光子の放出で動作する光信号検出器の場合、量子効率は、感光性材料の表面から放出される光電子の数と、表面に投影される測定信号の光子の数の比です。 pn接合半導体材料を感光材料として使用する光信号検出器では、検出器の量子効率は、測定された光信号によって生成される電子正孔対の数を入射信号光子の数で割ることによって計算されます。光信号検出器の量子効率のもう 1 つの一般的な表現は、検出器の応答性 Rd によるものです。

6. 応答時間は、測定された光信号の強度変化に対する光信号検出器の応答速度を特徴付ける重要なパラメータです。測定された光信号が光パルスの形に変調されると、検出器への作用によって生成されるパルス電気信号の強度は、一定の応答時間の経過後、対応する「ピーク」まで「上昇」する必要があります。ピーク」に達し、その後、光パルスの作用に対応する最初の「ゼロ値」に戻ります。測定された光信号の強度変化に対する検出器の応答を説明するために、入射光パルスによって生成された電気信号の強度が最高値の 10% から 90% に上昇する時間を「立ち上がり」と呼びます。電気信号のパルス波形が最高値の90％から10％まで立ち下がる時間を「立ち下がり時間」または「減衰時間」といいます。

7. 応答の直線性は、光信号検出器の応答と入射測定光信号の強度の間の関数関係を特徴付けるもう 1 つの重要な特性パラメーターです。の出力が必要です。光信号検出器は、測定された光信号の強度の特定の範囲内で比例することになります。通常、入力光信号強度の指定範囲内での入出力直線性からの偏差の割合が光信号検出器の応答直線性と定義されます。