Optisen signaalin perusominaisuudetvaloilmaisimet:
Ennen kuin tutkitaan erilaisia valoilmaisimia, niiden toimintasuorituskyvyn ominaisparametritoptisten signaalien valoilmaisimeton tiivistetty. Näitä ominaisuuksia ovat reagointikyky, spektraalinen vaste, kohinaa vastaava teho (NEP), ominaisdetektiivisyys ja ominaisdetektiivisyys. D*), kvanttitehokkuus ja vasteaika.
1. Reaktiokerrointa Rd käytetään kuvaamaan laitteen herkkyyttä optiselle säteilyenergialle. Se esitetään lähtösignaalin ja tulevan signaalin suhteena. Tämä ominaisuus ei heijasta laitteen kohinaominaisuuksia, vaan ainoastaan sähkömagneettisen säteilyenergian muuntamisen tehokkuutta virraksi tai jännitteeksi. Siksi se voi vaihdella tulevan valosignaalin aallonpituuden mukaan. Lisäksi tehovasteominaisuudet ovat myös käytetyn esijännitteen ja ympäristön lämpötilan funktio.
2. Spektraalinen vastekäyrä on parametri, joka kuvaa optisen signaalin ilmaisimen tehovastekäyrän ja tulevan optisen signaalin aallonpituusfunktion välistä suhdetta. Optisten signaalien valoilmaisimien spektraaliset vasteominaisuudet eri aallonpituuksilla kuvataan yleensä kvantitatiivisesti "spektraalisen vasteen käyrällä". On huomattava, että vain käyrän suurimmat spektraalisen vasteen ominaisuudet kalibroidaan absoluuttisella arvolla, ja muut spektraalisen vasteen ominaisuudet eri aallonpituuksilla ilmaistaan normalisoiduilla suhteellisilla arvoilla, jotka perustuvat spektraalisen vasteen ominaisuuksien suurimpaan arvoon.
3. Kohinaekvivalenttiteho on tulevan valon signaaliteho, joka tarvitaan, kun optisen signaalinilmaisimen tuottama lähtösignaalijännite on yhtä suuri kuin laitteen itsensä luontainen kohinajännitetaso. Se on tärkein tekijä, joka määrää optisen signaalinilmaisimen mittaaman optisen signaalin pienimmän voimakkuuden eli ilmaisuherkkyyden.
4. Ominaisherkkyys on ominaisuusparametri, joka kuvaa ilmaisimen valoherkän materiaalin luontaisia ominaisuuksia. Se edustaa pienintä tulevan fotonin virrantiheyttä, jonka optinen signaali-ilmaisin voi mitata. Sen arvo voi vaihdella mitatun valosignaalin aallonpituusilmaisimen käyttöolosuhteiden (kuten ympäristön lämpötilan, käytetyn esijännitteen jne.) mukaan. Mitä suurempi ilmaisimen kaistanleveys on, sitä suurempi on optisen signaalin ilmaisimen pinta-ala, sitä pienempi on kohinan ekvivalenttiteho NEP ja sitä suurempi on ominaisherkkyys. Ilmaisimen suurempi ominaisherkkyys tarkoittaa, että se soveltuu paljon heikompien optisten signaalien havaitsemiseen.
5. Kvanttihyötysuhde Q on toinen tärkeä optisen signaalinilmaisimen ominaisuusparametri. Se määritellään ilmaisimen fotomin tuottamien kvantifioitavien "vasteiden" lukumäärän ja valoherkän materiaalin pinnalle tulevien fotonien lukumäärän suhteena. Esimerkiksi fotoniemissiolla toimivien valosignaaliilmaisimien kvanttihyötysuhde on valoherkän materiaalin pinnalta emittoituneiden fotoelektronien lukumäärän ja pinnalle projisoitujen mitatun signaalin fotonien lukumäärän suhde. Optisessa signaalinilmaisimessa, jossa valoherkkänä materiaalina käytetään pn-liitospuolijohdemateriaalia, ilmaisimen kvanttihyötysuhde lasketaan jakamalla mitatun valosignaalin tuottamien elektroniaukkoparien lukumäärä tulevien signaalifotonien lukumäärällä. Toinen yleinen tapa esittää optisen signaalinilmaisimen kvanttihyötysuhde on ilmaisimen vasteaika Rd.
6. Vasteaika on tärkeä parametri, joka kuvaa optisen signaalinilmaisimen vastenopeutta mitatun valosignaalin intensiteetin muutokseen. Kun mitattu valosignaali moduloidaan valopulssin muotoon, ilmaisimeen kohdistuvan vaikutuksen synnyttämän pulssin sähköisen signaalin intensiteetin on "noustava" vastaavaan "huippuun" tietyn vasteajan kuluttua ja sitten laskettava "huipusta" takaisin alkuperäiseen "nolla-arvoon", joka vastaa valopulssin vaikutusta. Ilmaisimen vasteen kuvaamiseksi mitatun valosignaalin intensiteetin muutokseen aikaa, jolloin tulevan valopulssin synnyttämän sähköisen signaalin intensiteetti nousee korkeimmasta arvostaan 10 %:sta 90 %:iin, kutsutaan "nousuajaksi", ja aikaa, jolloin sähköisen signaalin pulssin aaltomuoto laskee korkeimmasta arvostaan 90 %:sta 10 %:iin, kutsutaan "laskuajaksi" tai "vaimenemisajaksi".
7. Vasteen lineaarisuus on toinen tärkeä ominaisuusparametri, joka kuvaa optisen signaalinilmaisimen vasteen ja mitatun tulevan valosignaalin voimakkuuden välistä toiminnallista suhdetta. Se edellyttää, että lähtösignaalioptinen signaalinilmaisinolla verrannollinen mitatun optisen signaalin intensiteetin tietyllä alueella. Yleensä määritellään, että prosentuaalinen poikkeama tulo-lähtölineaarisuudesta tulo-optisen signaalin intensiteetin määritellyllä alueella on optisen signaalin ilmaisimen vastelineaarisuus.
Julkaisun aika: 12. elokuuta 2024