光電探測(cè)器的分類(lèi):
光電探測(cè)器分為光電二管、雪崩光電管、四象限探測(cè)器、位敏探測(cè)器、波長(zhǎng)感應(yīng)探測(cè)器。
1.光電二管(PIN):應(yīng)用于一般通用場(chǎng)合。針對(duì)特殊應(yīng)用,可以增加探測(cè)器信號(hào)放大和探測(cè)器前置濾光片;
2.雪崩光電管(APD):主要用于微弱信號(hào)場(chǎng)合,同時(shí)具備快速響應(yīng)能力,可以提供各種尺寸和封裝類(lèi)型;
3.四象限探測(cè)器(Quadrant):由一個(gè)四激活區(qū)域的芯片組成,主要應(yīng)用于位置傳感;
4.位敏探測(cè)器(PSD):入射光能量轉(zhuǎn)換為位置相對(duì)的連續(xù)電流輸出,位置信號(hào)是相對(duì)于入射光的“光學(xué)中心”;
5.波長(zhǎng)敏感探測(cè)器(WS):用于檢測(cè)單色光波長(zhǎng)或復(fù)合光的峰值波長(zhǎng),光譜分辨率可達(dá)0.01nm。
應(yīng)用范圍:安全防護(hù),激光測(cè)距,工業(yè)控制,分析儀器,航天,醫(yī)療設(shè)備,光通訊。
光電探測(cè)器噪聲分類(lèi):
光電探測(cè)器噪聲包括:散彈噪聲、熱噪聲、產(chǎn)生-復(fù)合噪聲、1/f噪聲和溫度噪聲等;
1.散彈噪聲:由于光電探測(cè)器在光輻射作用或熱激發(fā)下,光電子或載流子隨機(jī)產(chǎn)生造成的。存在于真空發(fā)射管和半導(dǎo)體器件中,屬于白噪聲;
2.熱噪聲:暗電流大小與偏壓、溫度及反向飽和電流密切相關(guān)。PN結(jié)外加正向偏壓,暗電流隨外加電壓增大成指數(shù)急劇增大,遠(yuǎn)大于光電流,因此加正偏壓無(wú)意義。PN結(jié)外加反向偏壓,暗電流隨反向偏壓增大有所增大,后等于反向飽和電流,其值遠(yuǎn)小于光電流;
3.產(chǎn)生-復(fù)合噪聲:半導(dǎo)體中載流子產(chǎn)生與復(fù)合的隨機(jī)性而引起的載流子濃度的起伏。與散彈噪聲本質(zhì)相同,都是由于載流子隨機(jī)起伏所致,所以有時(shí)將該噪聲歸并為散彈噪聲。不是白噪聲,低頻限噪聲。是光電探測(cè)器的主要噪聲源;
4.1/f噪聲:(又稱(chēng)電流噪聲、閃爍噪聲或過(guò)剩噪聲),低頻噪聲,幾乎所有探測(cè)器都存在。探測(cè)器表面工藝狀態(tài)對(duì)該噪聲影響很大。頻譜近似與頻率成反比。主要出現(xiàn)在1kHz以下的低頻區(qū),工作頻率大于1kHz時(shí),與其他噪聲相比可忽略;
5.倍增噪聲:光電倍增管;
6.雪崩噪聲:雪崩光電二管;
7.溫度噪聲:熱探測(cè)器本身吸收和傳導(dǎo)等熱交換引起的溫度起伏。
光電探測(cè)器測(cè)試系統(tǒng)介紹:
一、系統(tǒng)的主要測(cè)試功能:
1.固定圖案噪聲和瞬時(shí)噪聲;
2.響應(yīng)率和探測(cè)率;
3.動(dòng)態(tài)范圍/線性度;
4.NETD;
5.非均勻性校正;
6.壞像元定位;
7.光譜響應(yīng);
8.串音/MTF。
二、組成:
測(cè)試系統(tǒng)包括三個(gè)基本單元:
1.一個(gè)帶支撐的光學(xué)平臺(tái);
2.一個(gè)帶多種支架的控制柜;
3.一臺(tái)計(jì)算機(jī):帶有視頻采集卡,數(shù)據(jù)采集和處理的軟件。
三、光學(xué)機(jī)械單元:
1.一個(gè)光學(xué)平臺(tái),規(guī)格1.25m×1.25m;
2.一個(gè)高溫腔式黑體和一個(gè)差分黑體(可見(jiàn) /紅外源);
3.一個(gè)單色儀,一個(gè)光學(xué)調(diào)制盤(pán)和一個(gè)熱釋電探測(cè)器(用于測(cè)量光譜響應(yīng));
4.一個(gè)針孔靶標(biāo)和一套水平/垂直狹縫靶標(biāo)(用于測(cè)量串音和MTF);
5.一套光學(xué)系統(tǒng),用于將靶標(biāo)聚焦在探測(cè)器上;
6.三維電動(dòng)調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)用于探測(cè)器的定位;
7.一塊連接探測(cè)器和控制柜的電路板。
四、控制機(jī)柜:
控制機(jī)柜包含以下單元:
1.偏置電壓發(fā)生器;
2.時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器;
3.鎖相放大器;
4.低噪聲的模數(shù)轉(zhuǎn)換器;
5.三維電動(dòng)調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)控制器;
6.光學(xué)調(diào)制盤(pán)控制器;
7.差分黑體控制器;
8.高溫腔式黑體控制器;
五、計(jì)算機(jī)和軟件:
計(jì)算機(jī)配置了視頻采集卡。采用windows操作系統(tǒng)軟件具有如下功能:
1.器件設(shè)置:?jiǎn)卧?多元器件,像元數(shù),幀頻,積分時(shí)間,像元大小,視場(chǎng)角,壞像元的定義準(zhǔn)則;
2.偏置電壓和時(shí)鐘信號(hào)的設(shè)置;
3.像元重組;
4.瞬時(shí)噪聲和固定圖案噪聲的測(cè)量;
5.響應(yīng)率,探測(cè)率和NETD計(jì)算;
6.動(dòng)態(tài)范圍和線性度;
7.壞像元定位;
8.非均勻性校正;
9.光譜響應(yīng)曲線;
10.MTF曲線;
11.串音;
12.選擇所需的區(qū)域;
13. 圖形旋轉(zhuǎn),放大,自動(dòng)范圍;
14. 存儲(chǔ)圖像。
以下為卓立提供的光譜測(cè)量用探測(cè)器:
一、PMTH-S1-(x)系列側(cè)窗型光電倍增管
主要特點(diǎn):
1.側(cè)窗式,具有電、磁、光屏蔽;
2.可與我公司生產(chǎn)的光譜儀系列、樣品室等匹配連接;
3.通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)BNC插頭輸出信號(hào);
4.通過(guò)專(zhuān)用耐高壓BNC插頭輸入穩(wěn)定高壓;
5.可內(nèi)置多種型號(hào)的側(cè)窗型光電倍增管;
6.電流輸出模式;
7.電壓輸出模式可供選擇(具體請(qǐng)洽詢);
8.推薦配合高壓穩(wěn)壓電源使用,可達(dá)到較佳的效果。
二、DSi系列硅光電探測(cè)器
——室溫型探測(cè)器,使用范圍:200-1100nm
兩種型號(hào)的探測(cè)器室的外觀相同,其中:
1.DSi200型內(nèi)裝進(jìn)口紫敏硅光電探測(cè)器;
2.DSi300型內(nèi)裝進(jìn)口藍(lán)光增強(qiáng)型硅光電探測(cè)器;
3.推薦配合I-V放大器(型號(hào):ZAMP)使用。
兩種型號(hào)硅光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)度曲線圖
三、銦鎵砷探測(cè)器(InGaAs)
——室溫型近紅外探測(cè)器,使用范圍:0.8-1.7μm(2.6μm)
1.DInGaAs1600型內(nèi)裝國(guó)產(chǎn)小面積InGaAs元件;
2.DInGaAs1650型內(nèi)裝國(guó)產(chǎn)大面積InGaAs元件;
3.DInGaAs1700-R03M型內(nèi)裝進(jìn)口InGaAs元件;
4.DInGaAs1700型內(nèi)裝進(jìn)口大面積InGaAs元件;
5.DInGaAs2600型內(nèi)裝進(jìn)口InGaAs元件。
光譜響應(yīng)度曲線參考圖(虛線為國(guó)產(chǎn)InGaAs元件光譜響應(yīng)度曲線,實(shí)線為進(jìn)口元件)