ซีรีส์เครื่องตรวจจับภาพ: บทนำสู่เครื่องตรวจจับภาพสมดุล

บทนำสู่เครื่องตรวจจับสมดุลแสง(เครื่องตรวจจับสมดุลออปโตอิเล็กทรอนิกส์)
เครื่องตรวจจับแสงแบบสมดุลสามารถแบ่งได้เป็นประเภทการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงและประเภทการเชื่อมต่อเชิงพื้นที่ตามวิธีการเชื่อมต่อทางแสง ภายในประกอบด้วยโฟโตไดโอดสองตัวที่จับคู่กันอย่างแน่นหนา โมดูลวงจรขยายสัญญาณทรานส์อิมพีแดนซ์ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและแบนด์วิดท์สูง และโมดูลกำลังไฟฟ้าที่มีสัญญาณรบกวนต่ำเป็นพิเศษ มีคุณสมบัติเด่นคืออัตราการปฏิเสธโหมดร่วมสูง สัญญาณรบกวนต่ำเป็นพิเศษ และแบนด์วิดท์สูง ถูกใช้อย่างแพร่หลายในด้านการสื่อสารด้วยแสงแบบคอนฮีเรนต์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้กลายเป็นศูนย์กลางการวิจัยที่สำคัญสำหรับองค์กรธุรกิจและมหาวิทยาลัยในหลายประเทศ
หลักการทำงานของ Balance Photodetector (เครื่องตรวจจับสมดุลออปโตอิเล็กทรอนิกส์)
เครื่องตรวจจับแสงแบบสมดุลใช้โฟโตไดโอดสองตัวในสถานะไบอัสย้อนกลับเป็นหน่วยรับแสง เมื่อรับสัญญาณแสง โฟโตเคอร์เรนต์ที่สร้างโดยโฟโตไดโอดสองตัวจะถูกหักออกและเชื่อมต่อกับเครื่องขยายสัญญาณทรานส์อิมพีแดนซ์เพื่อแปลงสัญญาณกระแสเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าสำหรับเอาต์พุต การใช้โครงสร้างแบบลดทอนตัวเองสามารถยับยั้งสัญญาณโหมดร่วมที่เกิดจากกระแสแสงและกระแสมืดของออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มสัญญาณโหมดดิฟเฟอเรนเชียล และปรับปรุงความสามารถในการตรวจจับสัญญาณแสงอ่อนในระดับหนึ่ง
ข้อดี: อัตราการปฏิเสธโหมดทั่วไปสูง ความไวสูง และแบนด์วิดท์การตรวจจับสูง สามารถตอบสนองสถานการณ์การใช้งานต่างๆ ได้
ข้อเสีย: กำลังแสงออปติคัลอิ่มตัวต่ำ เหมาะสำหรับการตรวจจับแสงอ่อนเท่านั้น จำเป็นต้องปรับปรุงการผสานรวม

รูปที่ 1 แผนภาพหลักการทำงานของเครื่องตรวจจับความสมดุล
พารามิเตอร์ประสิทธิภาพของ Balance Photodetector (Optoelectronicเครื่องตรวจจับความสมดุล)
1. การตอบสนอง
ความไวในการตอบสนอง หมายถึงประสิทธิภาพของโฟโตไดโอดในการแปลงสัญญาณแสงเป็นโฟโตเคอร์เรนต์ ซึ่งคืออัตราส่วนของโฟโตเคอร์เรนต์ต่อพลังงานแสง การเลือกโฟโตไดโอดที่มีความไวในการตอบสนองสูงสามารถปรับปรุงความไวของเครื่องตรวจจับโฟโตแบบสมดุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ความไวในการตอบสนอง หมายถึงประสิทธิภาพของโฟโตไดโอดในการแปลงสัญญาณแสงเป็นโฟโตเคอร์เรนต์ ซึ่งคืออัตราส่วนของโฟโตเคอร์เรนต์ต่อพลังงานแสง การเลือกโฟโตไดโอดที่มีความไวในการตอบสนองสูงสามารถปรับปรุงความไวของเครื่องตรวจจับโฟโตแบบสมดุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
2. แบนด์วิดท์
แบนด์วิดท์แสดงถึงความถี่สัญญาณซึ่งแอมพลิจูดสัญญาณเอาต์พุตของ Balance Photodetector ลดลง -3dB และสัมพันธ์กับความจุปรสิตของโฟโตไดโอด ขนาดของทรานส์อิมพีแดนซ์ และผลคูณแบนด์วิดท์ของเกนของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ
3. อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป
อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปใช้ในการวัดระดับการระงับสัญญาณโหมดทั่วไปโดยเครื่องตรวจจับแบบสมดุล และผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์โดยทั่วไปต้องมีการปฏิเสธโหมดทั่วไปขั้นต่ำที่ 25dB
4.เอ็นอีพี
กำลังเทียบเท่าสัญญาณรบกวน: กำลังสัญญาณอินพุตที่ต้องการที่อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน 1 ซึ่งเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการวัดประสิทธิภาพสัญญาณรบกวนของระบบ ส่วนประกอบหลักของสัญญาณรบกวนแบบสมดุล ได้แก่ สัญญาณรบกวนแบบกระเจิงแสงและสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า

การประยุกต์ใช้ Balance Photodetector (Optoelectronic Balance Detector)
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Balance Photodetector ได้ถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น เรดาร์ลมเลเซอร์ การวัดการสั่นสะเทือนของเลเซอร์ การตรวจจับด้วยไฟเบอร์ออปติก การตรวจจับแสงอ่อนที่สอดคล้องกัน การตรวจจับสเปกตรัม การตรวจจับก๊าซ ฯลฯ การวิจัยเกี่ยวกับความเร็วสูง แบนด์วิดท์สูง เสียงรบกวนต่ำ อัตราการปฏิเสธโหมดร่วมสูง และความไวสูงของเครื่องตรวจจับแบบสมดุลได้สร้างความก้าวหน้าและกำลังพัฒนาไปสู่การผสานรวมสูงและการใช้พลังงานต่ำเพื่อตอบสนองสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน