光電探測器選型選擇標(biāo)準(zhǔn)

選擇檢測器的第一個方面是定義應(yīng)用程序的參數(shù)，這個方面經(jīng)常被忽略。人們應(yīng)該確定使用檢測器的波長，以及將入射到設(shè)備上的光功率。通常，這些標(biāo)準(zhǔn)將限制選擇。

圖1：PMT、APD和光電二極管的光譜響應(yīng)

量子效率(圖1)是探測器將光子轉(zhuǎn)化為電子或空穴的內(nèi)在能力。它表示為產(chǎn)生的電子與入射光子的比率，以百分比表示。制造商通常不會在其規(guī)格中列出量子效率(QE)。相反，他們使用輻射靈敏度，即每入射瓦特光功率產(chǎn)生的電流，安培每瓦特(A/W)。QE與光敏度的關(guān)系如下:

S=A/W中的輻射靈敏度，λ=波長，單位為納米。

對于SiPMs，制造商列出光子探測效率(PDE)而不是QE。PDE是QE、填充因子和雪崩概率的乘積。填充系數(shù)是指光敏面積與SiPM的總面積之比。雪崩概率是指在一個像素中產(chǎn)生的載流子可能導(dǎo)致雪崩倍增的概率。PDE是波長和反向電壓的函數(shù)(圖2)。

圖2:SiPM的光子探測效率(PDE)作為波長(左)和反向電壓(右)的函數(shù)的示例圖

在所有其他探測器特性相同的情況下，具有比較高QE的探測器是理想選擇。

檢測器最容易被誤解的一個方面是增益。許多用戶誤把大的信號幅度當(dāng)作信號質(zhì)量。探測器的內(nèi)部增益只能放大光產(chǎn)生的信號。如果光產(chǎn)生的信號有噪聲，那么放大后的信號也會有噪聲。雖然這似乎是顯而易見的，但這是一個常見的錯誤。實際上，增益的好處是將光產(chǎn)生的信號提高到信號處理設(shè)備的噪聲級以上。在信號處理設(shè)備限制信噪比的情況下，檢測器的內(nèi)部放大可以改善信噪比。

帶寬是指探測器/信號處理設(shè)備的電帶寬。設(shè)計光學(xué)探測器系統(tǒng)所涉及的大多數(shù)噪聲源本質(zhì)上是隨機的，具有很寬的頻率分布。因此，在其他條件相同的情況下，如果電帶寬增加，探測器的系統(tǒng)噪聲將增加，從而:

審核編輯 黃宇