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光电探测器的工作原理及参数选择
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光探测器是接收光功率的关键器件,光探测器的性能直接影响着光功率计的多通道自动采集光功率计的研制性能。本课题采用的就是PIN光电二极管。本章介绍了光电探测器的工作原理、噪声特性,并给出了光电探测器探头设计方案。

光电探测器工作原理

光电探测器是把光辐射能量转换成立一种便于测量的物理量的器件。大多数光探测器都是把光辐射量转换成电量来实现对光辐射的探测的。光电探测器是光功率计的核心器件,其性能直接影响甚至限制光功率计的性能。

光子效应和光热效应

光探测器将光辐射量转换为电量的过程是一个物理过程,了解光辐射对探测器产生的物理效应是了解光探测器工作的基础。光电探测器的物理效应通常分为两大类:光子效应和光热效应,在每一大类中又分为若干细目。
1.光子效应:所谓光子效应,是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一-类光电效应。探测器吸收光子后,直接引起原子或分子内部电子状态的改变。光子能量的大小,直接影响内部电子状态改变的大小。因为光子能量是h,所以光子效应就对光波频率表现出选择性。在光子直接与电子相互作用的情况下,其响应速度一般比较快。

2.光热效应:光热效应与光子效应不同,探测元件吸收光辐射能量后,并不直接引起内部电子状态的改变,而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量,引起探测器元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其它物理

性质发生变化。所以,光热效应与单光子能量的大小没有直接关系。原则上,光热效应对光波频率没有选择性,只是在红外波段上,材料吸收率高,光热效应也就越强烈,所以广泛用于对红外辐射的探测。由于温度升高是热积累的作用,所以光热效应的响应速度-般比较慢,而且容易受环境温度变化的影响。

光热效应对入射波长无选择性,能在很宽的波长范围内对光波作均匀的响应,但其受环境等因素影响较大;而本课题需测量的光谱范围较窄,因此适宜采用光子效应探测方式。

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