พารามิเตอร์ลักษณะพื้นฐานของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสง

พารามิเตอร์ลักษณะพื้นฐานของสัญญาณแสงเครื่องตรวจจับแสง:

ก่อนที่จะตรวจสอบเครื่องตรวจจับแสงในรูปแบบต่างๆ พารามิเตอร์ลักษณะเฉพาะของประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงมีการสรุป คุณลักษณะเหล่านี้ได้แก่ การตอบสนอง การตอบสนองทางสเปกตรัม พลังงานเทียบเท่าสัญญาณรบกวน (NEP) การตรวจจับเฉพาะ และการตรวจจับเฉพาะ D*) ประสิทธิภาพควอนตัม และเวลาตอบสนอง

1. การตอบสนอง Rd ใช้เพื่อระบุลักษณะความไวในการตอบสนองของอุปกรณ์ต่อพลังงานรังสีแสง มันถูกแสดงด้วยอัตราส่วนของสัญญาณเอาท์พุตต่อสัญญาณตกกระทบ คุณลักษณะนี้ไม่ได้สะท้อนถึงลักษณะเสียงของอุปกรณ์ แต่เพียงประสิทธิภาพของการแปลงพลังงานรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น ดังนั้นอาจแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่นของสัญญาณแสงที่ตกกระทบ นอกจากนี้ คุณลักษณะการตอบสนองกำลังยังขึ้นอยู่กับไบแอสที่ใช้และอุณหภูมิโดยรอบอีกด้วย

2. คุณลักษณะการตอบสนองทางสเปกตรัมคือพารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างคุณลักษณะการตอบสนองกำลังของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงและฟังก์ชันความยาวคลื่นของสัญญาณแสงที่ตกกระทบ ลักษณะการตอบสนองทางสเปกตรัมของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงที่ความยาวคลื่นต่างกัน มักจะอธิบายในเชิงปริมาณโดย "เส้นโค้งการตอบสนองทางสเปกตรัม" ควรสังเกตว่าเฉพาะคุณลักษณะการตอบสนองทางสเปกตรัมสูงสุดในเส้นโค้งเท่านั้นที่จะได้รับการสอบเทียบด้วยค่าสัมบูรณ์ และคุณลักษณะการตอบสนองทางสเปกตรัมอื่นๆ ที่ความยาวคลื่นต่างกันจะแสดงด้วยค่าสัมพัทธ์ที่ทำให้เป็นมาตรฐานโดยอิงตามค่าสูงสุดของคุณลักษณะการตอบสนองทางสเปกตรัม

3. กำลังเทียบเท่าสัญญาณรบกวนคือกำลังไฟสัญญาณตกกระทบที่ต้องการเมื่อแรงดันสัญญาณเอาท์พุตที่สร้างโดยเครื่องตรวจจับสัญญาณออปติคอลเท่ากับระดับแรงดันเสียงรบกวนโดยธรรมชาติของอุปกรณ์เอง เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดความเข้มของสัญญาณแสงขั้นต่ำที่สามารถวัดได้โดยเครื่องตรวจจับสัญญาณแสง ซึ่งก็คือ ความไวในการตรวจจับ

4. ความไวในการตรวจจับเฉพาะเป็นพารามิเตอร์ลักษณะเฉพาะที่กำหนดคุณลักษณะโดยธรรมชาติของวัสดุที่ไวต่อแสงของเครื่องตรวจจับ ซึ่งแสดงถึงความหนาแน่นกระแสโฟตอนตกกระทบต่ำสุดที่สามารถวัดได้โดยเครื่องตรวจจับสัญญาณแบบออปติคอล ค่าของมันอาจแตกต่างกันไปตามเงื่อนไขการทำงานของเครื่องตรวจจับความยาวคลื่นของสัญญาณแสงที่วัดได้ (เช่น อุณหภูมิแวดล้อม อคติที่ใช้ ฯลฯ) ยิ่งแบนด์วิธของตัวตรวจจับมีขนาดใหญ่ พื้นที่ตัวตรวจจับสัญญาณแสงก็จะยิ่งมากขึ้น พลังงาน NEP ที่เทียบเท่ากับสัญญาณรบกวนก็จะน้อยลง และความไวในการตรวจจับจำเพาะก็จะยิ่งสูงขึ้น ความไวในการตรวจจับจำเพาะที่สูงกว่าของเครื่องตรวจจับหมายความว่าเหมาะสำหรับการตรวจจับสัญญาณแสงที่อ่อนกว่ามาก

5. ประสิทธิภาพควอนตัม Q เป็นอีกหนึ่งพารามิเตอร์ลักษณะสำคัญของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสง โดยถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของจำนวน "การตอบสนอง" เชิงปริมาณที่สร้างโดยโฟโตมอนในเครื่องตรวจจับต่อจำนวนโฟตอนที่ตกกระทบบนพื้นผิวของวัสดุที่ไวต่อแสง ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงที่ทำงานโดยการปล่อยโฟตอน ประสิทธิภาพควอนตัมคืออัตราส่วนของจำนวนโฟโตอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวของวัสดุที่ไวต่อแสงต่อจำนวนโฟตอนของสัญญาณที่วัดได้ซึ่งฉายลงบนพื้นผิว ในเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงที่ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์จุดเชื่อมต่อ pn เป็นวัสดุไวแสง ประสิทธิภาพควอนตัมของเครื่องตรวจจับจะคำนวณโดยการหารจำนวนคู่รูอิเล็กตรอนที่เกิดจากสัญญาณแสงที่วัดด้วยจำนวนโฟตอนที่สัญญาณตกกระทบ การแสดงประสิทธิภาพควอนตัมทั่วไปอีกประการหนึ่งของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงคือโดยการตอบสนองของเครื่องตรวจจับ Rd.

6. เวลาตอบสนองเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการกำหนดลักษณะความเร็วการตอบสนองของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มของสัญญาณแสงที่วัดได้ เมื่อสัญญาณไฟที่วัดถูกมอดูเลตให้อยู่ในรูปของพัลส์แสง ความเข้มของสัญญาณไฟฟ้าพัลส์ที่สร้างโดยการทำงานของตัวตรวจจับจะต้อง "เพิ่มขึ้น" ไปที่ "จุดสูงสุด" ที่สอดคล้องกันหลังจากเวลาตอบสนองที่กำหนด และจาก " สูงสุด” แล้วถอยกลับไปเป็น “ค่าศูนย์” เริ่มต้นซึ่งสอดคล้องกับการกระทำของพัลส์แสง เพื่ออธิบายการตอบสนองของเครื่องตรวจจับต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มของสัญญาณแสงที่วัดได้ เวลาที่ความเข้มของสัญญาณไฟฟ้าที่สร้างโดยพัลส์แสงตกกระทบเพิ่มขึ้นจากค่าสูงสุดที่ 10% เป็น 90% เรียกว่า "การเพิ่มขึ้น เวลา” และเวลาที่รูปคลื่นของสัญญาณไฟฟ้าลดลงจากค่าสูงสุดที่ 90% ถึง 10% เรียกว่า “เวลาตก” หรือ “เวลาสลาย”

7. ความเป็นเชิงเส้นของการตอบสนองเป็นพารามิเตอร์ลักษณะเฉพาะที่สำคัญอีกประการหนึ่งที่แสดงลักษณะความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันระหว่างการตอบสนองของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงและความเข้มของสัญญาณแสงที่วัดได้ของเหตุการณ์ มันต้องการผลลัพธ์ของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสงให้เป็นสัดส่วนภายในช่วงความเข้มของสัญญาณแสงที่วัดได้ โดยปกติแล้วจะกำหนดว่าเปอร์เซ็นต์ส่วนเบี่ยงเบนจากความเป็นเชิงเส้นอินพุต-เอาต์พุตภายในช่วงที่ระบุของความเข้มของสัญญาณแสงอินพุตคือการตอบสนองเชิงเส้นของเครื่องตรวจจับสัญญาณแสง