光電探測(cè)器的性能參數(shù)探測(cè)器

光電探測(cè)器的性能參數(shù)1第一頁，共十八頁。PPT內(nèi)容概述光電探測(cè)器的性能參數(shù)。物理效應(yīng)不同：光電效應(yīng)（外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)）、光熱效應(yīng)。光電探測(cè)器是指能把光輻射能量轉(zhuǎn)換為一種便于測(cè)量的物理量的器件。探測(cè)度D和歸一化探測(cè)度D*等。式中，I是入射光產(chǎn)生的平均光電流大小，e是電子電荷，P是入射到探測(cè)器上的光功率。對(duì)于理想的探測(cè)器，每入射一個(gè)光子則發(fā)射一個(gè)電子，=1。但對(duì)光電倍增管、雪崩光電二極管等有內(nèi)部增益機(jī)制的光電探測(cè)器，可大于1。量子效率是一個(gè)微觀參數(shù)，光電探測(cè)器的量子效率越高越好。響應(yīng)度R（或稱靈敏度）描述的是光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換效率。響應(yīng)度分為電壓響應(yīng)度和電流響應(yīng)度。光譜響應(yīng)度R(λ)是響應(yīng)度隨波長(zhǎng)變化的性能參數(shù)。如果R(λ)是常數(shù)，則稱為無選擇性探測(cè)器(如光熱探測(cè)器)。頻率響應(yīng)度R(f)：響應(yīng)度隨入射光頻率而變化的性能參數(shù)。式中R(f)為頻率為f時(shí)的響應(yīng)度。R0為頻率為零時(shí)的響應(yīng)度。R(f)隨f的升高而下降，下降的速度與響應(yīng)時(shí)間的大小有關(guān)。3、探測(cè)器電阻、電容第二頁，共十八頁。光電二極管光電管光敏電阻光電池四像限光電探測(cè)器熱釋電探測(cè)器3第三頁，共十八頁。常見的光電探測(cè)器有:光電管、光敏電阻、光電二極管、光電倍增管、光電池、四像限探測(cè)器、熱電偶、熱敏電阻、熱釋電探測(cè)器等。物理效應(yīng)不同：光電效應(yīng)（外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)）、光熱效應(yīng)。光電探測(cè)器是指能把光輻射能量轉(zhuǎn)換為一種便于測(cè)量的物理量的器件。4第四頁，共十八頁。1量子效率η2響應(yīng)度R5噪聲等效功率NEP3光譜響應(yīng)度R(λ)4頻率響應(yīng)度R(f)6探測(cè)度D和歸一化探測(cè)度D*等光電探測(cè)器的性能參數(shù)主要有：5第五頁，共十八頁。一、量子效率量子效率：是指每入射一個(gè)光子光電探測(cè)器所釋放的平均電子數(shù)。它與入射光能量有關(guān)。其表達(dá)式為:式中，I是入射光產(chǎn)生的平均光電流大小，e是電子電荷，P是入射到探測(cè)器上的光功率。I/e為單位時(shí)間產(chǎn)生的電子數(shù),P/hυ為單位時(shí)間入射的光子數(shù)。6第六頁，共十八頁。

對(duì)于理想的探測(cè)器，每入射一個(gè)光子則發(fā)射一個(gè)電子，

=1；實(shí)際上一般有

<1。但對(duì)光電倍增管、雪崩光電二極管等有內(nèi)部增益機(jī)制的光電探測(cè)器，

可大于1。量子效率是一個(gè)微觀參數(shù)，光電探測(cè)器的量子效率越高越好。7第七頁，共十八頁。二、響應(yīng)度響應(yīng)度R（或稱靈敏度）描述的是光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換效率。

定義：光電探測(cè)器輸出信號(hào)與輸入光功率之比。響應(yīng)度分為電壓響應(yīng)度和電流響應(yīng)度。8第八頁，共十八頁。電壓響應(yīng)度Rv

光電探測(cè)器件輸出電壓與入射光功率之比電流響應(yīng)度RI

光電探測(cè)器件輸出電流與入射光功率之比9第九頁，共十八頁。

光譜響應(yīng)度R(λ)是響應(yīng)度隨波長(zhǎng)變化的性能參數(shù)。大多數(shù)光電探測(cè)器具有光譜選擇性。

定義：探測(cè)器在波長(zhǎng)為λ的單色光照射下，輸出電壓或電流與入射光功率之比。三、光譜響應(yīng)度10第十頁，共十八頁。圖1光譜響應(yīng)度測(cè)試裝置11第十一頁，共十八頁。

如果R(λ)是常數(shù)，則稱為無選擇性探測(cè)器(如光熱探測(cè)器)。由于許多光電探測(cè)器是基于光電效應(yīng)而工作的，因此響應(yīng)存在一個(gè)探測(cè)截止波長(zhǎng)λc。光子探測(cè)器熱電探測(cè)器0λcλ圖2光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)曲線R(λ)12第十二頁，共十八頁。

頻率響應(yīng)度R(f)：響應(yīng)度隨入射光頻率而變化的性能參數(shù)。其表達(dá)式為：式中R(f)為頻率為f時(shí)的響應(yīng)度；R0為頻率為零時(shí)的響應(yīng)度；

為探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間或稱時(shí)間常數(shù),由材料和外電路決定。四、頻率響應(yīng)度13第十三頁，共十八頁。R(f)隨f的升高而下降，下降的速度與響應(yīng)時(shí)間

的大小有關(guān)。一般規(guī)定R(f)下降到：時(shí)的頻率fc為探測(cè)器的響應(yīng)截止頻率。圖3光電探測(cè)器的頻率響應(yīng)曲線14第十四頁，共十八頁。五、噪聲等效功率定義：?jiǎn)挝恍旁氡葧r(shí)的入射光功率。表達(dá)式為NEP越小，噪聲越小，探測(cè)器探測(cè)能力就越強(qiáng)。噪聲等效功率(NEP)是描述光電探測(cè)器探測(cè)能力的參數(shù)。15第十五頁，共十八頁。六、探測(cè)度D與歸一化探測(cè)度D*1.探測(cè)度D為噪聲等效功率的倒數(shù)，即2.歸一化探測(cè)度D*

由于D與探測(cè)器的面積Ad和放大器帶寬Δf乘積的平方根成正比，為消除這一影響，定義：D*越大的探測(cè)器其探測(cè)能力越強(qiáng)。16第十六頁，共十八頁。七、其它參數(shù)光電探測(cè)器還有其它一些參數(shù)，在使用時(shí)必須注意到。如：1、暗電流