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光电探测器 , 电光调制器 , 微波光子链路 , 电光调制仪
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光电探测器相关信息

红外波段的光电导探测器 PbS、Hg1-xCdxTe 的常用响应波段在 1~3微米、3~5微米、8~14微米三个大气透过窗口。由于它们的禁带宽度很窄,因此在室温下,热激发足以使导带中有大量的自由载流子,这就大大降低了对辐射的灵敏度。响应波长越长的光,电导体这种情况越显著,其中1~3微米波段的探测器可以在室温工作(灵敏度略有下降)。光敏电阻被广泛地用于光电自动探测系统、光电跟踪系统、制导、红外光谱系统等。3~5微米波段的探测器分三种情况:在室温下工作,但灵敏度大大下降,探测度一般只有1~7×108厘米·瓦-1·赫;热电致冷温度下工作(约-60℃),探测度约为109厘米·瓦-1·赫;77K或更低温度下工作,探测度可达1010厘米·瓦-1·赫以上。8~14微米波段的探测器必须在低温下工作,因此光电导体要保持在真空杜瓦瓶中,冷却方式有灌注液氮和用微型制冷器两种。



光电探测器工作原理

光电探测器的基本工作机理包括三个过程:(1)光生载流子在光照下产生;(2)载流子扩散或漂移形成电流;(3)光电流在放大电路中放大并转换为电压信号。光电探测器响应速度和反应带宽响应速度可以用光生载流子的渡越时间表示,载流子的渡越时间外在的频率响应的表现就是探测器的带宽。当探测器表面有光照射时,如果材料禁带宽度小于入射光光子的能量即Eg<hv,则价带电子可以跃迁到导带形成光电流。

当光在半导体中传输时,光波的能量随着传播会逐渐衰减,其原因是光子在半导体中产生了吸收。半导体对光子的吸收的吸收为本征吸收,本征吸收分为直接跃迁和间接跃迁。通过测试半导体的本征吸收光谱除了可以得到半导体的禁带宽度等信息外,还可以用来分辨直接带隙半导体和间接带隙半导体。广义上说,因为光的入射导致材料的电学效应发生变化的这一类现象,都是光电效应。本征吸收导致材料的吸收系数通常比较高,由于半导体的能带结构所以半导体具有连续的吸收谱。从吸收谱可以看出,当本征吸收开始时,半导体的吸收谱有一明显的吸收边。但是对于硅材料,由于其是间接带隙材料,与三五族材料相比跃迁几率较低,因而只有非常小的吸收系数,同时导致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。直接带隙材料的吸收边比间接带隙材料陡峭很多,如图 画出了几种常用半导体材料(如 GaAs、InP、InAs、Si、Ge、GaP 等材料)的入射光波长和光吸收系数、渗透深度的关系。




光电探测器的概述

光电子件:光电管与光电倍增管是典型的光电子发射型(外光电效应)探测器件。其主要特点是,稳定性好,响应速度快和噪声小,是一种电流放大器件。尤其是光电倍增管具有很高的电流增益,特别适于探测微弱光信号;但它结构复杂,工作电压高,体积较大。其中首先要注意器件的感光面要和照射光匹配好,因光源必须照到器件的有效位置,如光照位置发生变化,则光电灵敏度将发生变化。光电倍增管一般用于测弱辐射而且响应速度要求较高的场合,如人造的激光测距仪、光雷达等。

CdS和硒化镉CdSe光敏电阻是可见光波段用得的两种光敏电阻;值得指出的是,灵敏度高不一定就是输出电流大,而输出电流大的器件有大面积光电池、光敏电阻、雪崩光电二极管和光电三极管。硫化铅PbS光敏电阻是工作于大气个红外透过窗口的主要光敏电阻,室温工作的PbS光敏电阻响应波长范围1.0~3.5微米,峰值响应波长2.4微米左右;锑化铟InSb光敏电阻主要用于探测大气第二个红外透过窗口,其响应波长3~5μm;碲镉器件的光谱响应在8~14微米,其峰值波长为10.6微米,与CO2激光器的激光波长相匹配,用于探测大气第三个窗口(8~14微米)。



红外光电探测器

从本质上来说可以非常有效率的,与其可以防止周围可见光的干扰有极大地关系,它特点就在于可以进行无接触的探测,而且不损伤被测物体,这是很多消费者都希望的。目前的市面上来讲,它们由发送器、和检测电路三个部分组成开来。

首先要让红外光电探测器的发送器部分对准目标进行光束的发射,如果探测的前方具有检测物体,这时发出的红外信号就会返回,这样就感知到了物体的存在,接着输出信号。半导体光电探测器由于体积小,重量轻,响应速度快,灵敏度高,易于与其它半导体器件集成,是光源的探测器,可广泛用于光通信、信号处理、传感系统和测量系统。这样看来,红外光电探测器的制作就很简单了,其实不然,它没有想象中的那么简单,生活中红外线无处不在,我们平时所用到的日光灯都会存在红外光,太阳光线中也会有很强的红外光,人体也会发出红外光,对于红外光电探测器来说,这些都是干扰源,一旦红外光电探测器检测到的物体的红外线没有被接收到,这不就是误动作么,解决办法还是有的。

如果其他红外光照射到红外光电探测器上后,探测器的误动作就会发生,这个时候我们只要将红外光电探测器的红外光变成具有一定频率的红外光之后,那么我们在接受器上九只会接收到具有此种频率的红外光,误报的几率就会大大缩小,其他红外光被拒之门外,这样一来,抗干扰能力也就有了迅速的提高。8~14微米波段的探测器必须在低温下工作,因此光电导体要保持在真空杜瓦瓶中,冷却方式有灌注液氮和用微型制冷器两种。



发布时间:2020-07-03
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