光電子探測器概述

1、第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,1.光電子探測器的定義與分類,Optoelectronic Detectors 利用光與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的物理效應(yīng)的規(guī)律,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,分類,光熱探測器 光子探測器 外光電效應(yīng)探測器 內(nèi)光電效應(yīng)探測器 光電導(dǎo)探測器 光生伏特探測器 光生電荷探測器 光磁電探測器,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,光電子探測器,光子探測器,光熱探測器,電子發(fā)射器件,內(nèi)光電效應(yīng)器件,光電管 光電倍增管 真空攝像管 變像管 像增強(qiáng)管,光敏電阻 光電池 光電二極管 光電三極管 電荷耦合器件CCD,熱電偶/熱電堆 熱輻射計(jì)/熱敏電

2、阻 熱釋電探測器,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,按探測器的結(jié)構(gòu)分,單元（色）探測器 多元（色）探測器 線陣探測器 面陣探測器,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,光電探測系統(tǒng)分類,主動系統(tǒng)/被動系統(tǒng) （按信息源分） 紅外系統(tǒng)/可見光系統(tǒng)(按光源波長分) 紅外系統(tǒng)多用于軍事,有大氣窗口,需要特種探測器 可見光系統(tǒng)多用于民用 點(diǎn)探測/面探測系統(tǒng)(按接受系統(tǒng)分) 用單元探測器接受目標(biāo)的總輻射功率 用面接受元件測量目標(biāo)的光強(qiáng)分布 模擬系統(tǒng)/數(shù)字系統(tǒng)(按調(diào)制和信號處理方式分) 直接檢測/相干檢測系統(tǒng)(按光波對信號的攜帶方式分),第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,光電

3、探測系統(tǒng)組成圖,光學(xué)變換,電路處理,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,光電探測系統(tǒng),光學(xué)變換 時域變換：調(diào)制振幅、頻率、相位、脈寬 空域變換：光學(xué)掃描 光學(xué)參量調(diào)制：光強(qiáng)、波長、相位、偏振 形成能被光電探測器接收，便于后續(xù)電學(xué)處理的光學(xué)信息。 光電變換 光電/熱電器件（傳感器）、變換電路、前置放大 將信息變?yōu)槟軌蝌?qū)動電路處理系統(tǒng)的電信息（電信號的放大和處理）。 電路處理 放大、濾波、調(diào)制、解調(diào)、A/D、D/A、微機(jī)與接口、控制。,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,直接探測/相干探測,直接探測: 無論是相干或非相干光源，都是利用光源發(fā)射的光強(qiáng)攜帶信息。光電探測器直接把接受

4、到的光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)換為電信號的變化，然后，用解調(diào)電路檢出所攜帶的信息。 相干探測: 利用光波的振幅、頻率、相位攜帶信息，而不是光強(qiáng)。因?yàn)橛霉獠ǖ南喔稍恚荒苡孟喔晒?。類似于無線電外差探測，故又稱光外差探測。,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,直接探測,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,外差（相干）探測,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,2. 光電子探測器的性能參數(shù),量子效率 響應(yīng)度 噪聲特性（NEP（Noise Equivalent Power） 探測度 響應(yīng)時間,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,1） 量子效率,Quantum efficien

5、cy 每個入射光子所釋放的平均電子數(shù),一般探測器,雪崩光電二極管、光電倍增管,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,2）響應(yīng)度,響應(yīng)度（或稱靈敏度）：是光電探測器輸出信號與輸入光功率之間關(guān)系的度量。描述的是光電探測器件的光電轉(zhuǎn)換效率。 響應(yīng)度是隨入射光波長變化而變化的 響應(yīng)度分電壓響應(yīng)度和電流響應(yīng)度,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,電壓響應(yīng)度 光電探測器件輸出電壓與入射光功率之比 電流響應(yīng)度 光電探測器件輸出電流與入射光功率之比,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,3） 探測度與歸一化探測度,探測度D定義為噪聲等效功率的倒數(shù) 經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)NEP與檢測元件的面積Ad和放大 器帶寬f 乘積的平方根成正比 歸一化探測率D*，即 D*與探測器的敏感面積、放大器的帶寬無關(guān)。,第2章 光接收器件,第2節(jié) 光電子探測器概述,4）響應(yīng)時間,響應(yīng)時間是描述光電探測器對入射光響應(yīng)快慢的一個參數(shù) 上升時間：入射光照射到光電探測器后，光電探測器輸出開始上