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光电检测器品质因数优化解析

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:衡量检测器操作的常用参数有响应率、量子效率、噪声等效功率和检测率等。响应率表示I/O关系或检测器增益。光电检测器的响应率Rph(单位为)是光致光电流密度Jph和单位面积上入射光功率Po的比率:量子效率μ定义为每次撞击光子时产生的光生自由载流子数,通常以百分比形式给出。光检测的下限由装置的噪声特性来决定。参考文献[517]对半导体光电检测器做了进一步的综合研究。

光电检测器品质因数优化解析

衡量检测器操作的常用参数有响应率、量子效率、噪声等效功率(NEP)和检测率等。

响应率表示I/O关系或检测器增益。光电检测器的响应率Rph(单位为978-7-111-44299-8-Part02-6.jpg)是光致光电流密度Jph和单位面积上入射光功率Po的比率:

量子效率μ定义为每次撞击光子时产生的光生自由载流子数,通常以百分比形式给出。载流子数目为光电流除以电子电荷Jph/q,光子数目为入射光功率除以一个光子的能量Po/

对于给定的量子效率,Rph随着波长线性增加而增加,直到达到材料的带隙能量的截止波长,例如,1.12μm时,硅的Rph下降为0。

光检测的下限由装置的噪声特性来决定。光电检测器的噪声in(单位为978-7-111-44299-8-Part02-9.jpg)是暗电流和光电流的热噪声与散粒噪声的总和的平方根:(www.xing528.com)

其中,等效并联电阻的热噪声等于978-7-111-44299-8-Part02-11.jpg;暗电流与光电流的电流散粒噪声is=2qIsB,B为噪声带宽。噪声等效功率(NEP,单元为W)定义为入射光的强度,前提条件是能产生与噪声电流大小相等的电流,或是能在1Hz带宽下,产生统一的信噪比(SNR):

检测率D(单位为cm·978-7-111-44299-8-Part02-13.jpg)定义为检测器面积A和带宽B的乘积的平方根与NEP的比值:

响应时间是光电检测器的另一个重要的性能参数,特别是在高速光纤通信系统中。参考文献[517]对半导体光电检测器做了进一步的综合研究。

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