光電探測(cè)器在大多數(shù)情況下用于檢測(cè)光功率。具體地說(shuō)，光電探測(cè)器通常被理解為光子探測(cè)器，它以某種方式利用電載流子的光激發(fā);光電探測(cè)器通常提供電子輸出信號(hào)，例如與入射光功率成正比的電壓或電流。

一、光電探測(cè)器類型

由于應(yīng)用的要求差異很大，因此有許多類型的光電探測(cè)器可能適合特定情況：

● 光電二極管是具有 p-n 結(jié)或 p-i-n 結(jié)構(gòu)(i = 本征材料)的半導(dǎo)體器件(→ p -i-n 光電二極管)，其中光在耗盡區(qū)被吸收并產(chǎn)生光電流。此類設(shè)備可以非常緊湊、快速、高度線性，并且表現(xiàn)出高量子效率(即每個(gè)入射光子產(chǎn)生近一個(gè)電子)和高動(dòng)態(tài)范圍，前提是它們與合適的電子器件結(jié)合使用。雪崩光電二極管是一種特別敏感的類型，有時(shí)甚至用于光子計(jì)數(shù)。

● 金屬-半導(dǎo)體-金屬 (MSM) 光電探測(cè)器包含兩個(gè)肖特基接觸而不是 ap-n 結(jié)。它們可能比光電二極管更快，帶寬高達(dá)數(shù)百千兆赫。

● 光電晶體管與光電二極管類似，但利用光電流的內(nèi)部放大。它們的使用頻率低于光電二極管。

● 光電導(dǎo)探測(cè)器也基于某些半導(dǎo)體，例如硫化鎘 (CdS)。它們比光電二極管便宜，但速度相當(dāng)慢，不是很敏感，并且表現(xiàn)出非線性響應(yīng)。另一方面，它們可以對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外光做出反應(yīng)。

● 光電管是利用光電效應(yīng)的真空管或充氣管(→光電發(fā)射探測(cè)器)。

● 光電倍增管是一種特殊的光電管，利用電子倍增過(guò)程來(lái)獲得大大提高的響應(yīng)度。它們還可以具有高速度和大活動(dòng)面積。其中一些是基于多通道板的;它們比傳統(tǒng)的光電倍增管更加緊湊。

● 正在研究基于碳納米管(CNT)或石墨烯的新型光電探測(cè)器，它可以提供非常寬的波長(zhǎng)范圍和非?？斓捻憫?yīng)。

這些器件都是基于內(nèi)部或外部光電效應(yīng)，光電發(fā)射探測(cè)器屬于后一類。

各種光電探測(cè)器可以集成到功率計(jì)和光功率監(jiān)視器等設(shè)備中。其它的可以制成大型二維陣列的形式，例如用于成像應(yīng)用。它們可以稱為焦平面陣列。主要用于相機(jī)的CCD和CMOS傳感器。

三、光電探測(cè)器的重要特性

根據(jù)應(yīng)用光電探測(cè)器必須滿足各種要求：

● 必須在一定的光譜區(qū)域(光波長(zhǎng)范圍)內(nèi)敏感。在某些情況下，響應(yīng)度應(yīng)該是恒定的或至少在某個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)明確定義。在其它一些波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有零響應(yīng)也很重要。

● 響應(yīng)度表示每單位光功率獲得多少電信號(hào)。這取決于光波長(zhǎng)。

● 在某些情況下，不僅高響應(yīng)率很重要，而且高量子效率也很重要，否則會(huì)引入額外的量子噪聲。這適用于例如光的壓縮狀態(tài)的檢測(cè)，并且還影響光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的光子檢測(cè)概率。

● 探測(cè)器必須適用于某些光功率范圍。最大檢測(cè)功率可能受到損壞問(wèn)題或非線性響應(yīng)等限制，而最小功率通常由噪聲決定。動(dòng)態(tài)范圍的大小(通常指定為最大和最小可檢測(cè)功率的比率，例如以分貝為單位)通常是最重要的。一些探測(cè)器(例如光電二極管)可以在超過(guò) 70 dB 的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)表現(xiàn)出高線性度。

● 當(dāng)使用來(lái)自激光二極管的強(qiáng)發(fā)散光束時(shí)，檢測(cè)器的有效區(qū)域可能很重要。足夠高的響應(yīng)度均勻性可能很重要。對(duì)于光束發(fā)散度非常高和/或不恒定的光源，幾乎不可能將所有的光都照射到有源區(qū)域上;然后可以使用積分球(經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男?zhǔn))來(lái)測(cè)量總功率。

● 檢測(cè)帶寬可以從 0 Hz 或某個(gè)有限頻率(對(duì)于交流耦合檢測(cè)器)開(kāi)始，并以某個(gè)最大頻率結(jié)束，該最大頻率可能受到內(nèi)部過(guò)程(例如半導(dǎo)體材料中電載流子的速度)或所涉及的電子設(shè)備的限制(例如引入一些RC時(shí)間常數(shù))。一些諧振檢測(cè)器僅在較窄的頻率范圍內(nèi)工作，并且適用于例如鎖定檢測(cè)。

● 有些探測(cè)器(例如熱釋電探測(cè)器)僅適用于探測(cè)脈沖，不適用于連續(xù)波光。

● 對(duì)于檢測(cè)光脈沖(可能在幾個(gè)光子水平上)，定時(shí)精度可能很重要。有些探測(cè)器在檢測(cè)到脈沖后有一定的“死區(qū)時(shí)間”，此時(shí)它們不敏感。

● 某些類型的探測(cè)器需要復(fù)雜的電子設(shè)備。由于需要施加高電壓或檢測(cè)極小電壓，可能會(huì)導(dǎo)致尺寸和成本方面的損失。

● 特別是一些中紅外探測(cè)器需要冷卻到相當(dāng)?shù)偷臏囟取?/p>

● 對(duì)于某些應(yīng)用，需要一維或二維光電探測(cè)器陣列——最常見(jiàn)的是光電二極管陣列的形式。對(duì)于探測(cè)器陣列，一些不同的方面發(fā)揮作用，例如像素間干擾、讀出技術(shù)和探測(cè)器均勻性。

不同的探測(cè)器類型在許多特性上有很大差異。在典型的應(yīng)用場(chǎng)景中，某些要求完全排除了某些探測(cè)器類型的使用，并很快導(dǎo)致選擇相當(dāng)有限。

四、光電探測(cè)器的應(yīng)用

光電探測(cè)器有著非常廣泛的應(yīng)用。

1、在輻射測(cè)量和光度測(cè)量中，它們可用于測(cè)量光功率、光通量、光強(qiáng)度和輻照度等特性，與其他裝置結(jié)合也可測(cè)量輻射亮度等特性。

2、用于測(cè)量光譜儀、光柵、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、自相關(guān)器、光束分析儀、熒光顯微鏡、干涉儀和各種類型的光學(xué)傳感器中的光功率。

3、激光測(cè)距儀、激光雷達(dá)、量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)和夜視設(shè)備需要特別靈敏的光電探測(cè)器。

4、特別快速的光電探測(cè)器用于光纖通信、光頻率計(jì)量以及脈沖激光或激光噪聲的表征。

5、大多數(shù)包含許多相同光電探測(cè)器的二維陣列用作焦平面陣列，主要用于成像應(yīng)用。如大多數(shù)相機(jī)都包含圖像傳感器等設(shè)備。

深圳市博納德精密儀器有限公司經(jīng)營(yíng)的產(chǎn)品有：Scitec光學(xué)斬波器、SRS放大器、Femto電流放大器、Femto電壓放大器、Femto光電探測(cè)器、Femto鎖相放大器、脈沖發(fā)生器、AA Lab Systems放大器/信號(hào)調(diào)節(jié)器等其它設(shè)備，如有需要可以聯(lián)系我們。