المعلمات المميزة الأساسية لمجموعات الضوئية الضوئية للإشارة البصرية

المعلمات المميزة الأساسية للإشارة البصريةالكاكبات الضوئية:

قبل فحص أشكال مختلفة من أجهزة الكشف الضوئية ، المعلمات المميزة لأداء التشغيلالإشارة البصرية الضوئيةيتم تلخيصها. وتشمل هذه الخصائص الاستجابة ، والاستجابة الطيفية ، والقوة المكافئة للضوضاء (NEP) ، والاكتشاف المحدد ، والاكتشاف المحدد. د*) ، والكفاءة الكمومية ، ووقت الاستجابة.

1. يتم استخدام RD الاستجابة لوصف حساسية استجابة الجهاز لطاقة الإشعاع البصري. ويمثلها نسبة إشارة الخرج إلى إشارة الحادث. لا تعكس هذه الخاصية خصائص الضوضاء للجهاز ، ولكن فقط كفاءة تحويل طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي إلى التيار أو الجهد. لذلك ، قد تختلف مع الطول الموجي لإشارة الضوء الحادث. بالإضافة إلى ذلك ، فإن خصائص استجابة الطاقة هي أيضًا وظيفة للتحيز المطبق ودرجة الحرارة المحيطة.

2. خاصية الاستجابة الطيفية هي معلمة تميز العلاقة بين خاصية استجابة الطاقة لكاشف الإشارة البصرية ووظيفة الطول الموجي للإشارة البصرية الحادث. عادةً ما يتم وصف خصائص الاستجابة الطيفية لمجموعات الضوئية البصرية في الأطوال الموجية المختلفة من الناحية الكمية بواسطة "منحنى الاستجابة الطيفية". تجدر الإشارة إلى أنه يتم معايرة فقط خصائص الاستجابة الطيفية في المنحنى بالقيمة المطلقة ، ويتم التعبير عن خصائص الاستجابة الطيفية الأخرى في الأطوال الموجية المختلفة بواسطة القيم النسبية الطبيعية بناءً على أعلى قيمة لخصائص الاستجابة الطيفية.

3. طاقة مكافئة الضوضاء هي قوة إشارة الضوء الحادث المطلوبة عندما يكون جهد إشارة الخرج الناتج عن كاشف الإشارة البصرية مساوياً لمستوى جهد الضوضاء المتأصل للجهاز نفسه. هذا هو العامل الرئيسي الذي يحدد الحد الأدنى لشدة الإشارة البصرية التي يمكن قياسها بواسطة كاشف الإشارة البصرية ، أي حساسية الكشف.

4. حساسية الكشف المحددة هي معلمة مميزة تميز الخصائص الكامنة للمادة الحساسة للكاشف. وهو يمثل أدنى كثافة التيار الفوتون الحادث التي يمكن قياسها بواسطة كاشف الإشارة البصرية. يمكن أن تختلف قيمتها وفقًا لظروف تشغيل كاشف الطول الموجي لإشارة الضوء المقاسة (مثل درجة الحرارة المحيطة ، والتحيز المطبق ، وما إلى ذلك). كلما زاد عرض النطاق الترددي للكاشف ، كلما زاد مساحة كاشف الإشارات البصرية ، كلما كانت قوة مكافئة الضوضاء أصغر ، وكلما زادت حساسية الكشف المحددة. تعني حساسية الكشف العليا للكشف عن أنها مناسبة للكشف عن إشارات بصرية أضعف بكثير.

5. الكفاءة الكمومية Q هي معلمة مميزة مهمة أخرى لكاشف الإشارة البصرية. يتم تعريفه على أنه نسبة عدد "الاستجابات" القابلة للقياس الكمي الذي ينتجه الفوتومون في الكاشف إلى عدد الفوتونات على سطح المادة الحساسة للضوء. على سبيل المثال ، بالنسبة لكاشفات إشارة الضوء التي تعمل على انبعاثات الفوتون ، فإن الكفاءة الكمومية هي نسبة عدد الإلكترونات الضوئية المنبعثة من سطح المادة الحساسة للضوء إلى عدد الفوتونات من الإشارة المقاسة على السطح. في كاشف الإشارة البصرية باستخدام مادة أشباه الموصلات PN الوصلات كمواد حساسة للضوء ، يتم حساب الكفاءة الكمومية للكاشف عن طريق تقسيم عدد أزواج ثقب الإلكترون الناتجة عن إشارة الضوء المقاسة بعدد فوتونات إشارة الحادث. تمثيل شائع آخر للكفاءة الكمومية لكاشف الإشارة البصرية هو عن طريق RD استجابة الكاشف.

6. وقت الاستجابة هو معلمة مهمة لتوصيف سرعة استجابة كاشف الإشارة البصرية لتغيير شدة إشارة الضوء المقاسة. عندما يتم تعديل إشارة الضوء المقاسة في شكل نبضة الضوء ، فإن شدة الإشارة الكهربائية النبضة الناتجة عن عملها على الكاشف تحتاج إلى "الارتفاع" إلى "الذروة" المقابلة بعد وقت استجابة معين ، ومن "الذروة" ثم تعود إلى "القيمة الصفرية" الأولية التي تتوافق مع نبض الضوء. من أجل وصف استجابة الكاشف لتغيير شدة إشارة الضوء المقاسة ، فإن الوقت الذي ترتفع فيه شدة الإشارة الكهربائية الناتجة عن نبضات الضوء الحادث من أعلى قيمتها من 10 ٪ إلى 90 ٪ "وقت الارتفاع" ، والوقت الذي يطلق عليه "وقت السقوط" أو "وقت السقوط".

7. خطي الاستجابة هو معلمة مميزة أخرى مهمة تميز العلاقة الوظيفية بين استجابة كاشف الإشارة البصرية وشدة إشارة الضوء المقاسة. يتطلب إخراجكاشف الإشارة البصريةأن تكون متناسبة ضمن نطاق معين من شدة الإشارة البصرية المقاسة. عادة ما يتم تعريف أن الانحراف المئوي عن خطية المدخلات والإخراج ضمن النطاق المحدد لكثافة الإشارة البصرية الإدخال هو خطية استجابة كاشف الإشارة البصرية.