سلسلة كاشفات الصور: مقدمة إلى كاشفات الصور المتوازنة

مقدمة عنكاشف التوازن الضوئي(كاشف التوازن الضوئي الإلكتروني)
يمكن تقسيم كاشف التوازن الضوئي إلى نوعي اقتران الألياف الضوئية والاقتران البصري المكاني، وذلك وفقًا لطريقة الاقتران البصري. يتكون الكاشف داخليًا من ثنائيين ضوئيين متطابقين تمامًا، ووحدة دائرة تضخيم معاوقة تحويلية منخفضة الضوضاء وعالية النطاق الترددي، ووحدة طاقة منخفضة الضوضاء للغاية. يتميز الكاشف بنسبة رفض عالية للوضع المشترك، وانخفاض الضوضاء للغاية، وعرض نطاق ترددي عالٍ، ويُستخدم على نطاق واسع في مجال الاتصالات البصرية المتماسكة. وقد أصبح في السنوات الأخيرة مركزًا بحثيًا هامًا للشركات والجامعات في مختلف البلدان.
مبدأ عمل كاشف التوازن الضوئي (كاشف التوازن البصري الإلكتروني)
يستخدم كاشف الضوء المتوازن ثنائيين ضوئيين في حالة انحياز عكسي كوحدة استقبال للضوء. عند استقبال إشارة ضوئية، يُطرح التيار الضوئي الناتج عن الثنائيين الضوئيين ويُوصل بمضخم معاوقة تحويلية لتحويل إشارة التيار إلى إشارة جهد للإخراج. يُمكّن استخدام بنية الاختزال الذاتي من كبح إشارة الوضع المشترك الناتجة عن تياري الضوء والظلام للمذبذب المحلي بفعالية، وزيادة إشارة الوضع التفاضلي، وتحسين قدرة اكتشاف إشارات الضوء الضعيفة إلى حد ما.
المزايا: نسبة رفض الوضع المشترك العالية، والحساسية العالية، ونطاق الكشف العالي يمكنها تلبية سيناريوهات التطبيق المختلفة.
العيوب: طاقة بصرية مشبعة منخفضة، مناسبة فقط للكشف عن الضوء الضعيف، تحتاج إلى تحسين التكامل.

الشكل: مخطط مبدأ عمل كاشف التوازن
معلمات أداء كاشف التوازن الضوئي (البصري الإلكتروني)كاشف التوازن)
1. الاستجابة
تشير الاستجابة إلى كفاءة الصمام الثنائي الضوئي في تحويل إشارات الضوء إلى تيار ضوئي، وهي نسبة التيار الضوئي إلى طاقة الضوء. اختيار صمام ثنائي ضوئي ذي استجابة أعلى يُحسّن حساسية كاشف التوازن الضوئي بشكل فعال.
تشير الاستجابة إلى كفاءة الصمام الثنائي الضوئي في تحويل إشارات الضوء إلى تيار ضوئي، وهي نسبة التيار الضوئي إلى طاقة الضوء. اختيار صمام ثنائي ضوئي ذي استجابة أعلى يُحسّن حساسية كاشف التوازن الضوئي بشكل فعال.
2. النطاق الترددي
يمثل عرض النطاق الترددي تردد الإشارة الذي تتلاشى عنده سعة إشارة الخرج لجهاز الكشف الضوئي المتوازن بمقدار -3 ديسيبل، ويرتبط بالسعة الطفيلية للثنائي الضوئي، وحجم المعاوقة الانتقالية، وحاصل عرض النطاق الترددي للمكسب للمضخم التشغيلي.
3. نسبة رفض الوضع المشترك
يتم استخدام نسبة رفض الوضع المشترك لقياس درجة قمع إشارات الوضع المشترك بواسطة أجهزة الكشف المتوازنة، وتتطلب المنتجات التجارية بشكل عام رفضًا أدنى للوضع المشترك يبلغ 25 ديسيبل.
4.السياسة الاقتصادية الجديدة
القدرة المكافئة للضوضاء: هي قدرة إشارة الدخل المطلوبة عند نسبة إشارة إلى ضوضاء تساوي 1، وهي معيار مهم لقياس أداء الضوضاء في النظام. المكونات الرئيسية لضوضاء الكاشف المتوازنة هي ضوضاء التشتت البصري والضوضاء الكهربائية.

تطبيق كاشف التوازن الضوئي (كاشف التوازن الكهروضوئي)
في السنوات الأخيرة، تم استخدام كاشف التوازن الضوئي على نطاق واسع في مجالات مثل رادار الرياح بالليزر، وقياس اهتزاز الليزر، واستشعار الألياف البصرية، والكشف عن الضوء الضعيف المتماسك، والكشف الطيفي، والكشف عن الغاز، وما إلى ذلك. وقد حقق البحث في السرعة العالية، وعرض النطاق الترددي العالي، والضوضاء المنخفضة، ونسبة رفض الوضع المشترك العالية، والحساسية العالية للكاشفات المتوازنة اختراقات ويتطور نحو التكامل العالي وانخفاض استهلاك الطاقة لتلبية سيناريوهات التطبيق المختلفة.