An„InGaas Ultra-Low Noise“ subalansuotas fotodetektorius yra specializuotas fotodetektoriaus tipas, kuris naudoja aSubalansuota aptikimo schemakartu su„InGaas“ (indio galio arsenido) medžiagapasiektiItin mažas triukšmasNašumas, ypač artimiausio infraraudonųjų spindulių (NIR) ir trumpojo bangos ilgio infraraudonųjų spindulių (SWIR) diapazone (paprastai nuo 800 nm iki 2 . 6 µm). Šie detektoriai yra skirti programoms, kurioms reikalingas silpnų optinių signalų didelio tikslumo matavimas, dažnai tokiose sistemose kaip tokiose sistemose kaipOptinis ryšys, Kvantinė optika, LiDAR, irAukšto tikslumo metrologija.
Subalansuoti fotodetektoriai naudojami panaikinti bendrojo režimo triukšmą (pvz., Maitinimo šaltinį ar aplinkos šviesą), o tai labai padidina signalo ir triukšmo santykį (SNR), todėl jie yra tinkami mažai apšvietimui, didelio jautrumo programoms .
Itin mažo triukšmo subalansuotų fotodetektorių tipai
Vieno elemento „InGaaS“ subalansuotas fotodetektorius
Struktūra:Sujunkite du „InGaas“ fotodiodus subalansuotoje konfigūracijoje, kur abiejų fotodiodų išėjimai atimami vienas nuo kito .
Darbo principas:Du fotodiodai nustato tą patį optinį signalą, tačiau yra išdėstyti taip, kad jie būtų jautrūs skirtingoms signalo dalims, arba signalas ir jo atskaitos . atimtis panaikina bendrojo režimo triukšmą .
Programos:Naudojama tikslios optinių ryšių sistemose, kur labai svarbu sumažinti triukšmą ir pagerinti gauto signalo kokybę .
„Ingaas“ subalansuotas fotodetektoriaus modulis su integruotais stiprintuvais
Struktūra:Apima „InGaas“ fotodiodus, taip pat mažai triukšmo stiprintuvus ir signalo apdorojimo grandines, integruotus į modulį .
Darbo principas:Šiame dizaine „InGaas“ detektoriai yra prijungti prie ypač mažo triukšmo stiprintuvų, kurie sustiprina diferencialinį signalą (skirtumas tarp dviejų fotodiodo signalų) su minimaliu pridėtu triukšmu .. Signalas apdorojamas, kad būtų užtikrintas didelio tikslumo matavimai ..
Programos:Idealiai tinka greitajam optiniam ryšiui, moksliniams eksperimentams ir kvantinei optikai, kai reikalingas ir didelis jautrumas, ir mažas triukšmas .
„Ingaas“ subalansuotos fotodetektoriaus masyvai
Struktūra:Keli „InGaas“ fotodetektoriai, išdėstyti masyvo konfigūracijoje, kad būtų galima tuo pat metu aptikti keliuose optiniuose kanaluose .
Darbo principas:Kiekvienas masyvo detektorius yra suporuotas su atitikmeniu, o jų diferencialiniai signalai yra atimti, kad būtų atšauktas triukšmas .. Tada išėjimai sujungiami, kad būtų užtikrintas kelių kanalų subalansuotas aptikimas .
Programos:Naudojami spektroskopijoje, vaizdo gavimo sistemose ir didelės skiriamosios gebos optiniuose matavimuose, kuriuos reikia tuo pat metu aptikti keliuose kanaluose .
„Ingaas“ subalansuotas fotodetektorius su šviesolaidine integracija
Struktūra:Integruoja „InGaas“ fotodetektorius su šviesolaidžio jungtimis, leidžiančiomis lengvai sujungti su pluošto optinėmis sistemomis .
Darbo principas:Fotodiodai yra prijungti prie pluošto optikos, leidžiančios tiesiogiai aptikti signalus, perduodamus ant optinių pluoštų ., subalansuota aptikimo konfigūracija užtikrina, kad optinio pluošto triukšmas, pavyzdžiui, režimo sujungimas ar pluošto klaida, yra sumažintas .}}.}.}
Programos:Tinka pluošto optiniam ryšiui, įskaitant tolimojo perdavimo ir tankaus bangos ilgio diviziono multipleksavimo (DWDM) sistemas .
Darbo principas „InGaas Ultra-Low Noise“ subalansuoti fotodetektoriai
Darbo principas„InGaas Ultra-Low Noise“ subalansuotas fotodetektoriusapimaDiferencinis aptikimas, kur du fotodiodai naudojami tam pačiam optiniam signalui aptikti, tačiau tokiu būdu, kuris panaikina bendrojo režimo triukšmą . štai kaip jis veikia:
Dviejų fotodiodų aptikimas:
Du fotodiodai yra naudojami subalansuotoje konfigūracijoje, kur abu nustato tą pačią krintančią šviesą . Vienas fotodiodas gali gauti tiesiogiai signalą, o kitas yra veikiamas nuorodos arba signalo versijos su minimaliu praradimu .
Fotodiodai paprastai yra išdėstyti simetriškai ir yra skirti veikti taip, kad būtų sumažintas įprasto režimo triukšmo poveikis, pavyzdžiui, maitinimo šaltinio svyravimai ar aplinkos šviesos trukdžiai .
Signalų atimtis:
Dviejų fotodiodų išvesties srovės yra atimtos viena nuo kitos detektoriaus grandinėje ., nes abu fotodiodai patiria tą patį triukšmą ir aplinkos trukdžius, bendrojo režimo triukšmas atšaukiamas atimties proceso metu .
Išsaugomas tik diferencinis signalas (intensyvumo skirtumas tarp dviejų fotodiodų), kuris atitinka tikrąjį dominančio šviesos signalą .
Signalo amplifikacija:
Gautas diferencinis signalas dažnai būna labai silpnas, todėl jis sustiprinamas naudojant mažo triukšmo stiprintuvus, kad signalas būtų naudojamas naudoti matavimui ar tolesniam apdorojimui .
Svarbiausia, norint pasiekti ypač mažą triukšmą
Išvesties signalas:
Galutinis išėjimas yra švarus, didelio jautrumo signalas, parodantis gaunamo optinio signalo šviesos intensyvumą, be daugelio bendrojo režimo triukšmo ir kitų trikdžių . Šis išėjimas yra apdorojamas arba perduodamas naudoti įvairiose programose .
Funkcijos„Ingaas Ultra-Low Triukšmo“ subalansuoti fotodetektoriai
Triukšmo atšaukimas:
Pagrindinė subalansuoto fotodetektoriaus funkcija yraAtšaukti bendrojo režimo triukšmą. Naudojant du fotodiodus ir atėmus jų signalus, bet koks išorinis triukšmas, pavyzdžiui, maitinimo šaltinis, aplinkos šviesa ar optinis poslinkis yra pašalintas {.
Didelio jautrumo signalo aptikimas:
Šie detektoriai yra skirti aptikti silpnus optinius signalus, siūlančiusdidelis jautrumasirPuikus signalo ir triukšmo santykis (SNR), todėl jie idealiai tinka silpno apšvietimo sąlygoms .
Diferencinis matavimas:
Subalansuotuose fotodetektoriuose abu fotodiodai matuoja skirtumą tarp kiekvieno diodo kritimo šviesos, užtikrindami, kad bet koks vienodas šviesos nuostolis ar aplinkos sutrikimas vienodai paveiktų abu fotodiodus, sumažina signalo aptikimo klaidas .
Didelio tikslumo optinis jutimas:
Šie fotodetektoriai naudojamiTikslus optinis jutimasProgramos, kurioms reikalingi mažai triukšmo, didelio tikslumo matavimai, tokie kaip optinis ryšys, lidar ir kvantinė optika .
„InGaas Ultra-Low Noise“ subalansuotų fotodetektorių taikymas
Optinių ryšių sistemos:
Taikymas:„InGaas Ultra-Low“ triukšmo subalansuoti fotodetektoriai naudojami greitųjų optinių ryšių sistemose, siekiant pagerinti signalo kokybę, mažinant triukšmą ir pagerinant signalo ir triukšmo santykį .
Pavyzdys:Jie naudojamipluošto optinių ryšių tinklaitolimojo perdavimo metu, kai žemas triukšmas yra kritinis aukštos kokybės signalo aptikimui, ypač INtankus bangos ilgio diviziono multipleksavimas (DWDM)sistemos .
Kvantinė optika ir kvantinis raktų pasiskirstymas (QKD):
Taikymas:Kvantiniame ryšyje ir kvantinėje kriptografijoje subalansuoti fotodetektoriai yra būtini norint aptikti silpnus fotonų signalus, pavyzdžiui, InKvantinis raktų pasiskirstymas (QKD)Protokolai, kai vienkartiniai fotonai su minimaliu triukšmu yra gyvybiškai svarbus saugumui .
Pavyzdys:Kurdami kvantinių ryšių sistemas, šie detektoriai padeda aptikti silpnus kvantinius signalus saugiam duomenų perdavimui .
LIDAR ir optinio diapazono radimas:
Taikymas:ĮLiDAR)
Pavyzdys:Naudojamos autonominėse transporto priemonėse, dronuose ir aplinkos žemėlapių sistemose, kad būtų galima tiksliai išmatuoti atstumą .
Spektroskopija ir hiperspektriniai vaizdai:
Taikymas:Šie fotodetektoriai, naudojami atliekant didelės skiriamosios gebos spektroskopiją
Pavyzdys:NaudojamasArtimosios infraraudonųjų spindulių (NIR) spektroskopijaCheminei analizei, medžiagų identifikavimui ir maisto kokybės kontrolei .
Tiksli metrologija ir matavimai:
Taikymas:Tiksliose matavimo sistemose subalansuoti fotodetektoriai naudojami aptikti minutes šviesos intensyvumo pokyčius, užtikrinant didelį tikslumą ir mažą triukšmą kalibravimui ir bandymams .
Pavyzdys:Naudojami interferometruose ir kitose optinio matavimo sistemose, kai tikslūs ir be triukšmo matavimai yra būtini .
Lazerio galios ir sijos stebėjimas:
Taikymas:Šie detektoriai yra naudojamiLazerio sistemosStebėti lazerio pluošto intensyvumą ir stabilumą, kai triukšmo mažinimas yra labai svarbus norint išlaikyti pluošto kokybę .
Pavyzdys:Lazeriu pagamintoje gamyboje, pavyzdžiui,Lazerio pjovimas ar suvirinimas, Šie fotodetektoriai padeda užtikrinti pastovią galios ir pluošto išlyginimą .
Biomedicininis vaizdas:
Taikymas:„Ingaas Ultra-Low“ triukšmo subalansuoti fotodetektoriai naudojami biomedicininės vaizdo sistemose, pavyzdžiui,Optinės koherencijos tomografija (OCT), kur reikalinga didelė skiriamoji geba ir žemas triukšmas audinių vaizdavimui .
Pavyzdys:Oftalmologijoje šie detektoriai padeda užfiksuoti didelės skiriamosios gebos tinklainės vaizdus, leidžiančius anksti nustatyti akių ligas .
Aplinkos ir nuotolinis stebėjimas:
Taikymas:Šie detektoriai, naudojami aplinkos stebėjimo sistemose
Pavyzdys:Naudojamas nuotolinio stebėjimo palydovuose aplinkos sąlygoms, tokioms kaip oro kokybė ir temperatūra ., stebėti
Privalumai„Ingaas Ultra-Low Triukšmo“ subalansuoti fotodetektoriai
Aukščiausias triukšmo atmetimas:Diferencinio aptikimo technika veiksmingai panaikina bendrojo režimo triukšmą, užtikrinant aukštesnį triukšmo atmetimą ir pagerinant signalo kokybę .
Didelis jautrumas:Šie detektoriai yra skirti didelio jautrumo aptikimui silpnų optinių signalų, ypač mažo apšvietimo sąlygomis .
Aukštas signalo ir triukšmo santykis (SNR):„InGaas“ medžiagos ir subalansuoto aptikimo derinys lemia patobulintą SNR, todėl jie yra idealūs tikslumo matavimams .
Platus bangos ilgis:„InGaas“ detektoriai yra veiksmingi plačiame bangos ilgio diapazone (nuo 800 nm iki 2 . 6 µm), idealiai tinka įvairioms programoms, esančioms beveik infraraudonųjų spindulių spektre.
Iššūkiai
Sudėtingumas:Subalansuoti fotodetektoriai yra sudėtingesni nei vieno elemento fotodetektoriai, nes reikia dviejų fotodiodų ir susijusios signalo apdorojimo grandinės .
Kaina:Dėl savo pažangių projektavimo ir triukšmo mažinančių galimybių šie fotodetektoriai paprastai yra brangesni nei įprasti fotodetektoriai .
Energijos suvartojimas:Integruoti stiprintuvai ir signalo apdorojimo komponentai gali padidinti energijos suvartojimą, o tai gali būti nešiojamų ar akumuliatorių valdomų sistemų . aspektas