• 光電探測器知識大全

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    光電探測器的分類

      光電探測器分為光電二極管、雪崩光電管、四象限探測器、位敏探測器、波長感應探測器。

      1. 光電二極管(PIN):應用于一般通用場合。針對特殊應用,可以增加探測器信號放大和探測器前置濾光片。

      2. 雪崩光電管(APD):主要用于微弱信號場合,同時具備快速響應能力,可以提供各種尺寸和封裝類型。

      3. 四象限探測器(Quadrant):由一個四激活區域的芯片組成,主要應用于位置傳感。

      4. 位敏探測器(PSD):入射光能量轉換為位置相對的連續電流輸出,位置信號是相對于入射光的“光學中心”。

      5. 波長敏感探測器(WS):用于檢測單色光波長或復合光的峰值波長,光譜分辨率可達0.01nm。

      應用范圍:安全防護,激光測距,工業控制,分析儀器,軍工航天,醫療設備,光通訊。

      

    光電探測器噪聲分類

      光電探測器噪聲包括:散彈噪聲、熱噪聲、產生-復合噪聲、1/f噪聲和溫度噪聲等。

      1、散彈噪聲:由于光電探測器在光輻射作用或熱激發下,光電子或載流子隨機產生造成的。存在于真空發射管和半導體器件中,屬于白噪聲。

      2、熱噪聲:暗電流大小與偏壓、溫度及反向飽和電流密切相關。PN結外加正向偏壓,暗電流隨外加電壓增大成指數急劇增大,遠大于光電流,因此加正偏壓無意義。PN結外加反向偏壓,暗電流隨反向偏壓增大有所增大,*后等于反向飽和電流,其值遠小于光電流。

      3、產生-復合噪聲:半導體中載流子產生與復合的隨機性而引起的載流子濃度的起伏。與散彈噪聲本質相同,都是由于載流子隨機起伏所致,所以有時將該噪聲歸并為散彈噪聲。不是白噪聲,低頻限噪聲。是光電探測器的主要噪聲源。

      4、1/f噪聲:(又稱電流噪聲、閃爍噪聲或過剩噪聲),低頻噪聲,幾乎所有探測器都存在。探測器表面工藝狀態對該噪聲影響很大。頻譜近似與頻率成反比。主要出現在1kHz以下的低頻區,工作頻率大于1kHz時,與其他噪聲相比可忽略。

      5、倍增噪聲:光電倍增管

      6、雪崩噪聲:雪崩光電二極管

      7、溫度噪聲:熱探測器本身吸收和傳導等熱交換引起的溫度起伏。

      

    半導體光電探測器的結構

      RCE肖特基光電探測器結構的各層用分子束外延生長在GaAs襯底上。諧振腔由GaAs-AlAs分布布拉格反射(DBR)的底部反射器和半透明的頂部金(Au)接觸形成。InGaAs吸收層的In克分子數低于10%,為了避免載流子俘獲,兩個異質結層都線性地形成25nm的梯度??偟奈諈^厚度為130nm左右,用來消除腔中的持續波效應。通過耗盡區中吸收層位置的*佳化,得到電子和空穴的*小渡越時間。器件用光刻法制作,采用臺面隔離和Au空橋連接頂部,接觸到片上的微波共平面傳輸線。Au接觸層厚度為20nm,Si3N4涂蓋層厚度200nm。

      

    光電探測器測試系統介紹

      一、系統的主要測試功能

      1、固定圖案噪聲和瞬時噪聲

      2、響應率和探測率

      3、動態范圍/線性度

      4、NETD

      5、非均勻性校正

      6、壞像元定位

      7、光譜響應

      8、串音/MTF

      二、組成

      測試系統包括三個基本單元:

      一個帶支撐的光學平臺;

      一個帶多種支架的控制柜;

      一臺計算機:帶有視頻采集卡,數據采集

      和處理的軟件。

      三、光學機械單元

      1. 一個光學平臺,規格1.25m×1.25m

      2. 一個高溫腔式黑體和一個差分黑體(可見 /紅外源)

      3. 一個單色儀,一個光學調制盤和一個熱釋電探測器(用于測量光譜響應)

      4. 一個針孔靶標和一套水平/垂直狹縫靶標(用于測量串音和MTF)

      5. 一套光學系統,用于將靶標聚焦在探測器上

      6. 三維電動調節移動臺用于探測器的定位

      7. 一塊連接探測器和控制柜的電路板

      四、控制機柜

      控制機柜包含以下單元:

      1.偏置電壓發生器

      2.時鐘信號發生器

      3.鎖相放大器

      4.低噪聲的模數轉換器

      5.三維電動調節移動臺控制器

      6.光學調制盤控制器

      7.差分黑體控制器

      8.高溫腔式黑體控制器

      五、計算機和軟件

      計算機配置了視頻采集卡。采用windows操作系統軟件具有如下功能:

      1. 器件設置:單元/多元器件,像元數,幀頻,積分時間,像元大小,視場角,壞像元的定義準則

      2. 偏置電壓和時鐘信號的設置

      3. 像元重組

      4. 瞬時噪聲和固定圖案噪聲的測量

      5. 響應率,探測率和NETD計算

      6. 動態范圍和線性度

      7. 壞像元定位

      8. 非均勻性校正

      9. 光譜響應曲線

      10. MTF曲線

      11. 串音

      12. 選擇所需的區域

      13. 圖形旋轉,放大,自動范圍

      14. 存儲圖像