最新光电探测器的性能参数备课讲稿.ppt

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1、光电信号处理华中科技大学光学与电子信息学院光电探测器的性能参数__________________________________________________1.1.3光电探测器的性能参数光电系统一般都是围绕光电探测器的性能进行设计的，探测器的性能由特定工作条件下的一些参数来表征。__________________________________________________光电探测器的工作条件光电探测器的性能参数与其工作条件密切相关，所以在给出性能参数时，要注明有关的工作条件。主要工作条件有：1．辐射源的光谱分布2．电路的通频带和带宽3．工作温度

2、4．光敏面尺寸5．偏置情况__________________________________________________一、有关响应方面的性能参数1．响应率(或称响应度)Rv或RI2．单色灵敏度3．积分响应度4．响应时间5．频率响应__________________________________________________1．响应率(或称响应度)Rv或RI响应率是描述探测器灵敏度的参量。它表征探测器输出信号与输入辐射之间关系的参数。●定义：光电探测器的输出均方根电压Vs或电流Is与入射到光电探测器上的平均光功率之比，即：Rv＝Vs／P(V／W

3、)RI＝Is／P(A／w)Rv和RI称为光电探测器的电压响应率和电流响应率。测量响应率的辐射源一般是500K的黑体。使用波长为λ的单色辐射源，则称为单色响应率Rλ●在可见光波段，光电探测器的响应率又称为光电探测器的灵敏度，并分为单色灵敏度和积分灵敏度。__________________________________________________2．单色灵敏度●单色灵敏度又叫光谱响应度，用Rλ表示，是光电探测器的输出电压或输出电流与入射到探测器上单色辐射通量(光通量)之比。即Rλv=(V／W)RλI=(A/W)式中，Φ(λ)为入射的单色辐射通量或光通量

4、。如果Φ(λ)为光通量，则Rλv的单位为V／lm。__________________________________________________3．积分响应度●积分灵敏度表示探测器对连续辐射通量的反应程度。对包含有各种波长的辐射光源，总光通量为：●光电探测器输出的电流或电压与入射总光通量之比称为积分响应度。__________________________________________________●由于光电探测器输出的光电流是由不同波长的光辐射引起的，所以输出光电流为：可得积分响应度为：式中，、、分别为光电探测器的长波限和短波限。由于采用不同

5、的辐射源，甚至具有不同色温的同一辐射源所发生的光谱通量分布也不相同，因此提供数据时应指明采用的辐射源及其色温。__________________________________________________4．响应时间●响应时间是描述光电探测器对入射辐射响应快慢的一个参数。即当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后．光电探测器的输出上升到稳定值或下降到照射前的值所需时间称为响应时间。常用时间常数τ的大小来表示。●当用一个辐射脉冲照射光电探测器，如果这个脉冲的上升和下降时间很短，如方被，则光电探测器的输出由于器件的惰性而有延迟，把从10％上升到90％峰值

6、处所需的时间称为探测器的上升时间，而把从90％下降到10％处所需的时间称为下降时间。__________________________________________________5．频率响应●光电探测器的响应随入射辐射的调制频率而变化的特性称为频率响应。__________________________________________________二有关噪声方面的参数从响应度的定义来看，好象只要有光辐射存在，不管它的功率如何小，都可探测出来。●当入射功率很低时，输出只是些杂乱无章的变化信号，无法肯定是否有辐射入射在探测器上。这并不是探测器不好引起

7、的，而是它所固有的“噪声”引起的。●如果对这些随时间起伏的电压(流)按时间取平均值，则平均值等于零。●但这些值的均方根不等于零，这个均方根电压(流)称为探测器的噪声电压(流)。__________________________________________________1．信噪比(S／N)判定噪声大小通常使用信噪比这个参数。●在负载电阻RL上产生的信号功率与噪声功率之比，即：若用分贝(dB)表示，则为：●利用S／N评价两种光电探测器性能时，必须在信号辐射功率相同的情况下才能比较。●对单个光电探测器，其S/N的大小与入射信号辐射功率及接收面积有关。如果

8、入射辐射强，接收面积大．S/N就大，但性能不一定就好。因此用S/N