光電探測器必須和光信號的調(diào)制形式、信號頻率及波形相匹配,以保證得到?jīng)]有頻率失真的輸出波形和良好的時間響應。這種情況主要是選擇響應時間短或上限頻率高的器件,但在電路上也要注意匹配好動態(tài)參數(shù);光電探測器必須和輸入電路在電特性上良好地進行匹配,以保證有足夠大的轉(zhuǎn)換系數(shù)、線性范圍、信噪比及快速的動態(tài)響應等;為使器件能長期穩(wěn)定可靠地工作,必須注意選擇好器件的規(guī)格和使用的環(huán)境條件,并且要使器件在額定條件下使用。根據(jù)器件對輻射響應的方式不同,光電探測器可分為兩大類:一類是光子探測器;另一類是熱探測器。深圳高速光電探測器服務電話
光電探測器的原理是由輻射引起被照射材料電導率發(fā)生改變。光電探測器在國民經(jīng)濟的各個領域有較廣的用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量等;在紅外波段主要用于導彈制導、紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導體的另一應用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴散引起圖像模糊,連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法,整個靶面由約10萬個單獨探測器組成。石巖30GHZ APD光電探測器設計半導體對光子的吸收主要的吸收為本征吸收,本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。
光電探測器的基本工作機理包括三個過程:(1)光生載流子在光照下產(chǎn)生;(2)載流子擴散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號。當探測器表面有光照射時,如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv,則價帶電子可以躍遷到導帶形成光電流。當光在半導體中傳輸時,光波的能量隨著傳播會逐漸衰減,其原因是光子在半導體中產(chǎn)生了吸收。半導體對光子的吸收主要的吸收為本征吸收,本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。通過測試半導體的本征吸收光譜除了可以得到半導體的禁帶寬度等信息外,還可以用來分辨直接帶隙半導體和間接帶隙半導體。本征吸收導致材料的吸收系數(shù)通常比較高,由于半導體的能帶結構所以半導體具有連續(xù)的吸收譜。從吸收譜可以看出,當本征吸收開始時,半導體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對于硅材料,由于其是間接帶隙材料,與三五族材料相比躍遷幾率較低,因而只有非常小的吸收系數(shù),同時導致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。
在光通信領域,更大的帶寬、更長的傳輸距離、更高的接收靈敏度,永遠都是科研者的追求目標。盡管波分復用(WDM)技術和摻鉺光纖放大器(EDFA)的應用已經(jīng)極大的提高了光通信系統(tǒng)的帶寬和傳輸距離,但是近十年來伴隨著視頻會議等通信技術的應用和互聯(lián)網(wǎng)的普及產(chǎn)生的信息快速式增長,對作為整個通信系統(tǒng)基礎的物理層提出了更高的傳輸性能要求。目前光通信系統(tǒng)采用強度調(diào)制/直接檢測(IM/DD)即發(fā)送端調(diào)制光載波強度,接收機對光載波進行包絡檢測。盡管這種結構具有簡單、容易集成等優(yōu)點,但是由于只能采用ASK調(diào)制格式,其單路信道帶寬很有限。因此這種傳統(tǒng)光通信技術勢必會被更先進的技術所代替。然而在通信泡沫破滅的現(xiàn)在,新的光通信技術的應用不可避免的會帶來對新型通信設備的需求,面對居高不下的光器件價格,大規(guī)模通信設備更換所需要的高額成本,是運營商所不能接受的,因此對設備制造商而言,光纖通信新技術的研發(fā)也面臨著很大的風險。如何在現(xiàn)有的設備基礎上提高光通信系統(tǒng)的性能成為了切實的問題。光電探測器在光通信系統(tǒng)中實現(xiàn)將光轉(zhuǎn)變成電的作用。
光電探測器的工作原理是基于光電效應,熱探測器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高,從而改變了它的電學性能,它區(qū)別于光子探測器的比較大特點是對光輻射的波長無選擇性。光電子發(fā)射器件:光電管與光電倍增管是典型的光電子發(fā)射型(外光電效應)探測器件。其主要特點是靈敏度高,穩(wěn)定性好,響應速度快和噪聲小,是一種電流放大器件。尤其是光電倍增管具有很高的電流增益,特別適于探測微弱光信號;但它結構復雜,工作電壓高,體積較大。光電倍增管一般用于測弱輻射而且響應速度要求較高的場合,如人造衛(wèi)星的激光測距儀、光雷達等。利用內(nèi)光電效應制成的光子型探測器是用半導體材料制成的固態(tài)電子器件,包括光電導探測器和光伏型探測器等。石巖7GHZ APD光電探測器分類
光電流在外部電路作用下形成電信號并輸出。深圳高速光電探測器服務電話
響應速度可以用光生載流子的渡越時間表示,載流子的渡越時間外在的頻率響應的表現(xiàn)就是探測器的帶寬。光生載流子的渡越時間在光生電流變化中表現(xiàn)為兩部分:上升時間和下降時間。通常取上升時間和下降時間中的較大者衡量探測器的響應速度。決定探測器響應速度的因素主要有:⑴、耗盡區(qū)載流子渡越時間:載流子的渡越時間是影響探測器響應速度的很重要因素,當耗盡區(qū)電場強度達到比較大時,Wd表示載流子的比較大漂移速度,W表示耗盡區(qū)寬度,那么載流子的渡越時間為:t=W/Vd⑵耗盡區(qū)外載流子擴散時間:載流子擴散的速度較慢,同時大多數(shù)產(chǎn)生于耗盡區(qū)之外的載流子的壽命非常短,復合發(fā)生速度快。所以擴散運動只對距離耗盡區(qū)范圍較近的載流子才能通過擴散運動達到耗盡區(qū)中,并在電場中漂移產(chǎn)生光電流。深圳高速光電探測器服務電話
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