Parameter karakteristik dasar fotodetektor sinyal optik

Parameter karakteristik dasar sinyal optikfotodetektor:

Sebelum meneliti berbagai bentuk fotodetektor, parameter karakteristik kinerja pengoperasiannya perlu dipertimbangkan terlebih dahulu.fotodetektor sinyal optikKarakteristik-karakteristik ini dirangkum. Karakteristik tersebut meliputi responsivitas, respons spektral, daya setara derau (NEP), detektivitas spesifik, dan detektivitas spesifik (D*), efisiensi kuantum, dan waktu respons.

1. Responsivitas Rd digunakan untuk mengkarakterisasi sensitivitas respons perangkat terhadap energi radiasi optik. Nilainya diwakili oleh rasio sinyal keluaran terhadap sinyal masukan. Karakteristik ini tidak mencerminkan karakteristik derau perangkat, tetapi hanya efisiensi konversi energi radiasi elektromagnetik menjadi arus atau tegangan. Oleh karena itu, nilai ini dapat bervariasi tergantung pada panjang gelombang sinyal cahaya masukan. Selain itu, karakteristik respons daya juga merupakan fungsi dari bias yang diterapkan dan suhu lingkungan.

2. Karakteristik respons spektral adalah parameter yang menggambarkan hubungan antara karakteristik respons daya detektor sinyal optik dan fungsi panjang gelombang sinyal optik yang datang. Karakteristik respons spektral fotodetektor sinyal optik pada panjang gelombang yang berbeda biasanya dijelaskan secara kuantitatif oleh "kurva respons spektral". Perlu dicatat bahwa hanya karakteristik respons spektral tertinggi dalam kurva yang dikalibrasi dengan nilai absolut, dan karakteristik respons spektral lainnya pada panjang gelombang yang berbeda dinyatakan dengan nilai relatif yang dinormalisasi berdasarkan nilai tertinggi dari karakteristik respons spektral.

3. Daya setara derau (noise equivalent power) adalah daya sinyal cahaya insiden yang dibutuhkan ketika tegangan sinyal keluaran yang dihasilkan oleh detektor sinyal optik sama dengan tingkat tegangan derau intrinsik perangkat itu sendiri. Ini adalah faktor utama yang menentukan intensitas sinyal optik minimum yang dapat diukur oleh detektor sinyal optik, yaitu sensitivitas deteksi.

4. Sensitivitas deteksi spesifik adalah parameter karakteristik yang menggambarkan sifat inheren material fotosensitif detektor. Parameter ini mewakili kerapatan arus foton insiden terendah yang dapat diukur oleh detektor sinyal optik. Nilainya dapat bervariasi tergantung pada kondisi operasi detektor panjang gelombang sinyal cahaya yang diukur (seperti suhu lingkungan, bias yang diterapkan, dll.). Semakin besar bandwidth detektor, semakin besar area detektor sinyal optik, semakin kecil daya setara derau (NEP), dan semakin tinggi sensitivitas deteksi spesifiknya. Sensitivitas deteksi spesifik detektor yang lebih tinggi berarti detektor tersebut cocok untuk mendeteksi sinyal optik yang jauh lebih lemah.

5. Efisiensi kuantum Q adalah parameter karakteristik penting lainnya dari detektor sinyal optik. Efisiensi kuantum didefinisikan sebagai rasio jumlah "respons" terukur yang dihasilkan oleh foton dalam detektor terhadap jumlah foton yang mengenai permukaan material fotosensitif. Misalnya, untuk detektor sinyal cahaya yang beroperasi pada emisi foton, efisiensi kuantum adalah rasio jumlah fotoelektron yang dipancarkan dari permukaan material fotosensitif terhadap jumlah foton sinyal terukur yang diproyeksikan ke permukaan. Dalam detektor sinyal optik yang menggunakan material semikonduktor sambungan pn sebagai material fotosensitif, efisiensi kuantum detektor dihitung dengan membagi jumlah pasangan elektron-lubang yang dihasilkan oleh sinyal cahaya terukur dengan jumlah foton sinyal yang datang. Representasi umum lain dari efisiensi kuantum detektor sinyal optik adalah melalui responsivitas detektor Rd.

6. Waktu respons merupakan parameter penting untuk mengkarakterisasi kecepatan respons detektor sinyal optik terhadap perubahan intensitas sinyal cahaya yang diukur. Ketika sinyal cahaya yang diukur dimodulasi menjadi bentuk pulsa cahaya, intensitas sinyal listrik pulsa yang dihasilkan oleh aksinya pada detektor perlu "naik" ke "puncak" yang sesuai setelah waktu respons tertentu, dan dari "puncak" kemudian turun kembali ke "nilai nol" awal yang sesuai dengan aksi pulsa cahaya. Untuk menggambarkan respons detektor terhadap perubahan intensitas sinyal cahaya yang diukur, waktu ketika intensitas sinyal listrik yang dihasilkan oleh pulsa cahaya insiden naik dari nilai tertingginya 10% ke 90% disebut "waktu naik", dan waktu ketika bentuk gelombang pulsa sinyal listrik turun dari nilai tertingginya 90% ke 10% disebut "waktu turun" atau "waktu peluruhan".

7. Linearitas respons adalah parameter karakteristik penting lainnya yang menggambarkan hubungan fungsional antara respons detektor sinyal optik dan intensitas sinyal cahaya terukur yang datang. Hal ini membutuhkan keluaran daridetektor sinyal optikBersifat proporsional dalam rentang tertentu dari intensitas sinyal optik yang diukur. Biasanya didefinisikan bahwa persentase penyimpangan dari linearitas input-output dalam rentang intensitas sinyal optik input yang ditentukan adalah linearitas respons detektor sinyal optik.