ซีรีย์เครื่องตรวจจับภาพ: บทนำสู่เครื่องตรวจจับความสมดุล

บทนำสู่เครื่องตรวจจับความสมดุล(เครื่องตรวจจับสมดุลออปโตอิเล็กทรอนิกส์)
เครื่องตรวจจับแสงแบบสมดุลสามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงและประเภทการเชื่อมต่อแสงเชิงพื้นที่ตามวิธีการเชื่อมต่อแสง ภายในประกอบด้วยโฟโตไดโอดที่จับคู่กันสูงสองตัว โมดูลวงจรขยายทรานส์อิมพีแดนซ์ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและแบนด์วิดท์สูง และโมดูลพลังงานที่มีสัญญาณรบกวนต่ำเป็นพิเศษ เครื่องตรวจจับแสงนี้มีคุณลักษณะของอัตราการปฏิเสธโหมดทั่วไปที่สูง สัญญาณรบกวนต่ำเป็นพิเศษ และแบนด์วิดท์สูง และใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการสื่อสารด้วยแสงแบบสอดคล้องกัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องตรวจจับแสงได้กลายเป็นจุดศูนย์กลางการวิจัยสำหรับองค์กรและมหาวิทยาลัยในหลายประเทศ
หลักการทำงานของเครื่องตรวจจับสมดุลแสง (เครื่องตรวจจับสมดุลออปโตอิเล็กทรอนิกส์)
เครื่องตรวจจับแสงแบบสมดุลใช้โฟโตไดโอดสองตัวในสถานะไบอัสย้อนกลับเป็นหน่วยรับแสง เมื่อรับสัญญาณแสง โฟโตเคอร์เรนต์ที่สร้างโดยโฟโตไดโอดสองตัวจะถูกลบออกและเชื่อมต่อกับเครื่องขยายสัญญาณทรานส์อิมพีแดนซ์เพื่อแปลงสัญญาณกระแสเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าสำหรับเอาต์พุต การใช้โครงสร้างลดตัวเองสามารถระงับสัญญาณโหมดทั่วไปที่นำเข้าโดยกระแสแสงและกระแสมืดของออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มสัญญาณโหมดเชิงอนุพันธ์ และในระดับหนึ่งก็ปรับปรุงความสามารถในการตรวจจับสัญญาณแสงอ่อนได้
ข้อดี: อัตราการปฏิเสธโหมดทั่วไปสูง ความไวสูง และแบนด์วิดท์การตรวจจับสูง สามารถตอบสนองสถานการณ์การใช้งานต่างๆ ได้
ข้อเสีย: กำลังแสงออปติคอลอิ่มตัวต่ำ เหมาะสำหรับการตรวจจับแสงอ่อนเท่านั้น จำเป็นต้องปรับปรุงการผสานรวม

รูปที่ 1 แผนภาพหลักการทำงานของเครื่องตรวจจับความสมดุล
พารามิเตอร์ประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับภาพสมดุล (Optoelectronicเครื่องตรวจจับความสมดุล)
1. การตอบสนอง
การตอบสนองหมายถึงประสิทธิภาพของโฟโตไดโอดในการแปลงสัญญาณแสงเป็นโฟโตเคอร์เรนต์ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของโฟโตเคอร์เรนต์ต่อพลังงานแสง การเลือกโฟโตไดโอดที่มีการตอบสนองสูงสามารถปรับปรุงความไวของเครื่องตรวจจับโฟโตสมดุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การตอบสนองหมายถึงประสิทธิภาพของโฟโตไดโอดในการแปลงสัญญาณแสงเป็นโฟโตเคอร์เรนต์ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของโฟโตเคอร์เรนต์ต่อพลังงานแสง การเลือกโฟโตไดโอดที่มีการตอบสนองสูงสามารถปรับปรุงความไวของเครื่องตรวจจับโฟโตสมดุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
2. แบนด์วิธ
แบนด์วิดท์แสดงถึงความถี่สัญญาณซึ่งแอมพลิจูดสัญญาณเอาต์พุตของ Balance Photodetector จะลดลง -3dB และเกี่ยวข้องกับความจุปรสิตของโฟโตไดโอด ขนาดของทรานส์อิมพีแดนซ์ และผลคูณแบนด์วิดท์ของเกนแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ
3. อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป
อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปใช้ในการวัดระดับการระงับสัญญาณโหมดทั่วไปโดยเครื่องตรวจจับแบบสมดุล โดยผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์โดยทั่วไปจะต้องการการปฏิเสธโหมดทั่วไปขั้นต่ำที่ 25dB
4.เอ็นอีพี
กำลังเทียบเท่าสัญญาณรบกวน: กำลังสัญญาณอินพุตที่ต้องการในอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน 1 ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการวัดประสิทธิภาพของสัญญาณรบกวนของระบบ ส่วนประกอบหลักของสัญญาณรบกวนจากเครื่องตรวจจับแบบสมดุล ได้แก่ สัญญาณรบกวนจากการกระเจิงแสงและสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า

การประยุกต์ใช้เครื่องตรวจจับสมดุล (Optoelectronic Balance Detector)
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องตรวจจับโฟโตสมดุลได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น เรดาร์ลมแบบเลเซอร์ การวัดการสั่นสะเทือนของเลเซอร์ การตรวจจับด้วยไฟเบอร์ออปติก การตรวจจับความสอดคล้องของแสงอ่อน การตรวจจับสเปกตรัม การตรวจจับก๊าซ ฯลฯ การวิจัยเกี่ยวกับความเร็วสูง แบนด์วิดท์สูง เสียงรบกวนต่ำ อัตราการปฏิเสธโหมดทั่วไปสูง และความไวสูงของเครื่องตรวจจับแบบสมดุลได้สร้างความก้าวหน้าและกำลังพัฒนาไปสู่การผสานรวมที่สูงและการใช้พลังงานต่ำเพื่อตอบสนองสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน