Seria de fotodetectoare: Introducere în fotodetectorul de echilibrare

Introducere înFotodetector de echilibru(Detector de echilibru optoelectronic)
Fotodetectorul de echilibrare poate fi împărțit în două tipuri de cuplare cu fibră optică și tipuri de cuplare optică spațială, conform metodei de cuplare optică. Intern, este format din două fotodiode cu adaptare înaltă, un modul de circuit amplificator de transimpedanță cu zgomot redus și lățime de bandă mare și un modul de alimentare cu zgomot ultra-redus. Are caracteristici precum un raport de respingere a modului comun ridicat, zgomot ultra-redus și lățime de bandă mare și este utilizat pe scară largă în domeniul comunicațiilor optice coerente. În ultimii ani, a devenit un punct de interes pentru cercetarea întreprinderilor și universităților din diferite țări.
Principiul de funcționare al fotodetectorului de echilibru (Detector de echilibru optoelectronic)
Fotodetectorul de echilibrare utilizează două fotodiode în stare de polarizare inversă ca unitate de recepție a luminii. La recepționarea unui semnal luminos, fotocurentul generat de cele două fotodiode este scăzut și cuplat la un amplificator de transimpedanță pentru a converti semnalul de curent într-un semnal de tensiune pentru ieșire. Utilizarea structurii auto-reducătoare poate suprima eficient semnalul de mod comun introdus de lumina oscilatorului local și curentul de întuneric, poate crește semnalul de mod diferențial și, într-o oarecare măsură, poate îmbunătăți capacitatea de detectare a semnalelor luminoase slabe.
Avantaje: Raportul ridicat de respingere în mod comun, sensibilitatea ridicată și lățimea de bandă mare de detecție pot satisface diverse scenarii de aplicație.
Dezavantaje: Putere optică saturată scăzută, potrivită doar pentru detectarea luminii slabe, integrarea trebuie îmbunătățită.

FIG: Diagrama principiului de funcționare al detectorului de echilibru
Parametrii de performanță ai fotodetectorului de echilibrare (optoelectronic)Detector de echilibru)
1. Reactivitate
Responsivitatea se referă la eficiența unei fotodiode în convertirea semnalelor luminoase în fotocurent, acesta fiind raportul dintre fotocurent și puterea luminoasă. Alegerea unei fotodiode cu o responsivitate mai mare poate îmbunătăți eficient sensibilitatea fotodetectorului de echilibrare.
Responsivitatea se referă la eficiența unei fotodiode în convertirea semnalelor luminoase în fotocurent, acesta fiind raportul dintre fotocurent și puterea luminoasă. Alegerea unei fotodiode cu o responsivitate mai mare poate îmbunătăți eficient sensibilitatea fotodetectorului de echilibrare.
2. Lățime de bandă
Lățimea de bandă reprezintă frecvența semnalului la care amplitudinea semnalului de ieșire al fotodetectorului de echilibrare scade cu -3dB și este legată de capacitatea parazită a fotodiodei, dimensiunea transimpedanței și produsul lățimii de bandă-câștig al amplificatorului operațional.
3. Raportul de respingere în mod comun
Raportul de respingere a modului comun este utilizat pentru a măsura gradul de suprimare a semnalelor de mod comun de către detectoarele echilibrate, iar produsele comerciale necesită, în general, o respingere minimă a modului comun de 25 dB.
4.NEP
Putere echivalentă de zgomot: Puterea semnalului de intrare necesară la un raport semnal-zgomot de 1, acesta fiind un parametru important pentru măsurarea performanței de zgomot a unui sistem. Principalele componente ale zgomotului detectorului echilibrat sunt zgomotul de împrăștiere optică și zgomotul electric.

Aplicarea fotodetectorului de echilibru (detector de echilibru optoelectronic)
În ultimii ani, fotodetectoarele echilibrate au fost utilizate pe scară largă în domenii precum radarul laser pentru vânt, măsurarea vibrațiilor cu laser, detectarea cu fibră optică, detectarea coerentă a luminii slabe, detectarea spectrală, detectarea gazelor etc. Cercetările privind viteza mare, lățimea de bandă mare, zgomotul redus, raportul ridicat de respingere a modului comun și sensibilitatea ridicată a detectoarelor echilibrate au făcut progrese și se dezvoltă către o integrare ridicată și un consum redus de energie pentru a satisface diferite scenarii de aplicație.