Быстродействие фотоприемника

Структуру р-г-п-диода используют и в ЛФД с разделенными областями поглощения и умножения (рис. 7.7). Разделение областей поглощения и умножения снижает туннельную составляющую темпового тока, а следовательно, и шумовой ток приемника. Размеры областей умножения ( >10 В/см) Шо у ограничиваются длиной свободного пробега Шоу>/сп с тем, чтобы носители успели набрать энергию, достаточную для ионизации решетки. На материалах А В достаточно иметь Wo.y 1 мкм, что обеспечивает получение G = 10...30 при F m> 100 В. ЛФД работают при больших смещениях. Поэтому их емкость g, обусловленная размерами ОПЗ, не ограничивает быстродействия фотоприемника. В табл. 7.2 приведены некоторые фотоэлектрические характеристики ЛФД, применяемых в ВОЛС. [c.134]

Быстродействующие фотоприемники с проводящим каналом работают, как правило, при полях Гс //к> кр, при которых зависимость Т (Е) нелинейна (рис. 7.8). Для этого режима нет корректных формул, определяющих О и А/. Ес- [c.134]

На рис. 7.12 для двух типов быстродействующих фотоприемников с внутренним усилением и без него приведены зависимости Ро ор (А/), построенные с учетом зависимости ЭМШ (А/). Штриховая линия соответствует режиму квантового ограничения. [c.137]

УНЕСЛИ 30 > V, следует выбрать более быстродействующие фотоприемник и (или) источник и (или) кабель с меньшей дисперсией [c.203]

Причинами, препятствующими применению в накапливающих преобразователях дифракционных решеток с более мелким шагом являются соизмеримость шага решетки с длиной волны излучения, используемого для считывания, технологические трудности изготовления высококачественных дифракционных решеток с мелким шагом, ограниченное быстродействие фотоприемников. Поэтому для повышения разрешающей способности растровых накапливающих преобразователей не идут по пути применения дифракционных решеток с более мелким шагом, а используют способы дробления шага сопрягаемых растров на 4—20 частей. [c.81]

Временное разрешение будет рассмотрено на примере приемника излучения, действующего на основе внешнего фотоэлектрического эффекта (рис. 3.7). Этот тип фотоприемников является наиболее быстродействующим. В диапазоне пикосекундных исследований элементарный процесс фотоионизации может с высокой точностью считаться безынерционным (время нарастания для типичных зонных структур материала катода составляет Ю " с). Временное разрешение прежде всего определяется разбросом времени выхода из катода и разбросом времени пробега от катода к аноду, вызванным разбросом начальных скоростей электронов. Обусловленное электронно-оптическими явлениями минимально достижимое временное разрешение может быть снижено до 10 с. В фотоэлектрических приемниках это пока не осуществлено (но достигнуто в скоростных фоторегистраторах, см. п. 3.2.3). Наилучшее разрешение современных фотоэлектрических приемников, обусловленное как электронно-оптическими, так и электронными эффектами, составляет примерно 50 ПС. Разрешение фотоумножителей [c.111]

Методы измерения энергии и мощности излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях спектра были предметом постоянного изучения и совершенствования в течение очень многих лет [1 —11]. Появление лазеров выдвинуло ряд дополнительных проблем, а также несколько упростило дело. Упрощение связано с тем, что большинство лазеров испускает почти монохроматическое излучение. Так как частотные характеристики чувствительности большинства приемников существенно не изменяются в узких спектральных областях, проще становится проблема обработки данных. Более того, поскольку требуется измерять лишь излучение с узкой спектральной полосой становится возможным использование узкополосных фильтров в сочетании с некоторыми типами приемников. Тем самым снижается влияние ряда источников ошибок, внешних шумов и уменьшаются потери, вызванные переизлучением. Разумеется, возникают и некоторые осложнения. От лазеров можно получить значительно большие плотности энергии и мощности, чем от большинства тепловых источников света, и поэтому при работе с разными фотоприемниками нужно быть осторожным, чтобы избежать насыщения или повреждения приемников излучением. Поскольку некоторые лазеры дают крайне короткие импульсы, для измерения мгновенной мощности требуются малоинерционные приемники и связанная с ними аппаратура с соответствующим быстродействием. Для преодоления таких осложнений были затрачены большие усилия по разработке надежных методик, многие из которых мы изложим ниже. Кроме материалов, содержащихся в данной главе, мы рекомендуем читателю несколько обзоров по общепринятым методикам, опубликованным ранее [12—14]. [c.107]

Электронные способы реализуются с применением специализированных усилительных схем, в частности логарифмических усилителей и быстродействующих электронных ключей [8, 23]. К недостаткам этих способов следует отнести то, что фотоприемники лидаров остаются незащищенными от воздействия больших насыщающих сигналов. [c.61]

В большинстве случаев фотоприемник соединяется с торцом волокна встык, как это показано для ряда структур на рис. 7.4, а, б, в. Однако в сложных системах с несколькими приемниками, при разделении (демультиплексировании) входных сигналов по ряду каналов используются структуры интегральной оптики — волноводы (рис. 7.4, г, д, е). Особенностью фотоприемников в схемах с элементами интегральной оптики является ограничение их апертуры волноводом. Фотоприемник и волновод образуют интегральную структуру, выполненную по монолитной либо гибридной технологии. Геометрические размеры волновода исходно задают пределы микроминиатюризации фотоприемника, что при всех прочих равных условиях обусловливает и большее его быстродействие. [c.132]

Рис. 3.19. Схема экспериментальной установки для переключения с помощью импульсов лазера на красителе с синхронной накачкой (по [3.29]), см. гл. 6. 1 — ВЧ-генератор 2 — акустооптический синхронизатор мод 3 — Кг+-лазер 4 —лазер на красителе 5 — стробирующая головка 5 —фотодиод 7 —оптоэлектронный ключ 8 — блок питания 9 — стробоскопический осциллограф. К волноводной структуре прикладывалось постоянное напряжение порядка 100 В. Индуцированный в щели электрический сигнал подавался с помощью короткого коаксиального кабеля на вход В стробоскопической головки (HP 1430 С) с временем нарастания 20 пс. Для управления стробоскопической головкой на его вход А поступал сигцал с лавинного фотодиода, возникавший под действием ответвленной части излучения лазера накачки (криптоновый лазер), также работавшего в режиме синхронизации мод с частотой следования импульсов 76 МГц. Импульсы излучения лазера на красителе (пиковая мощность 100—500 Вт, длительность — 5—10 пс, частота следования 76 МГц) фокусировались линзой (/=40 мм) на активную поверхность детектора (0,45x0,03 мм ). В этом устройстве оптоэлектронный ключ может быть использован и как быстродействующий фотоприемник. Его чувствительность имеет порядок 1 мВ на 1 мВт средней мощности излучения лазера.

Если быстродействие фотоприемников без внутреннего усиления ограничить (з = 10 ПС, то для них вф.о< 10 ГГц. Если от фотоприемника потребовать усиления 1[c.132]

Большинство быстродействующих фотоприемников выполняется по вертикальной топологии, среди которых и промышленные их типы. Наиболее распространенными из них являются p-i-n и ЛФД, материалом для которых служат Ge, Si, GaAs, GaSb, InP и их твердые растворы. Перспективны биполярные фототранзисторы с широкозонным гетероэмиттером (ГФТ) [9]. [c.133]

Для увеличения быстродействия фотоприемников с фотопроводящим каналом необходимо уменьшить их межэлектрод- [c.134]

В радиотехнике светодиод в сочетании с фотоприемником (оптронная пара) может служить трансформатором, осуществляющим электрическую развязку цепей (рис. 12.12) Быстродействие светодиодов достигает ss 10- . Фотоприемники могут обеспечить столь же малые постоянные времеии фотоответа, так что такой трансформатор обладает уникальными частотными характеристиками. Применяя гальваническую или оптическую обратную связь и 4<спользуя нелинейность характеристик фотопремников и светодиодов, можно создавать разнообразные оптронные логические элементы. [c.333]

Совершенно очевидно, что такие ультракороткие импульсы (УКИ) дали исследователям уникальную возможность прямого наблюдения и измерения самых различных быстропротека-ющих процессов с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Содержанием актуальнейшей области квантовой радиофизики и электроники, условно называемой пикосекундные явления , стали не только проблемы получения УКИ, но также их многочисленные применения в различных областях научных исследований. Это прежде всего так называемая пикосекундная спектроскопия, т. е. спектроскопия с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Исследования проводятся по схеме возбуждение—проба , а именно образец первым (возбуждающим) импульсом переводится в исследуемое состояние, а с помощью второго (пробного), задержанного на нужный промежуток времени, фиксируется измененное состояние. По такой методике были проведены многочисленные исследования в области физики твердого тела, молекулярной физики, фотохимии и фотобиологии. В области электроники УКИ дают возможность точных измерений временных характеристик фотоприемников. Продемонстрирована возможность создания миниатюрных оптоэлектронных устройств с пикосекундным быстродействием. Поскольку УКИ несут значительную интенсивность в когерентных пучках, их с успехом используют для изучения нестационарных явлений нелинейной оптики и взаимодействия лазерного излучения с веществом. [c.5]

Фотоэмиссионные слои широко применяются в разнообразных приемниках, в том числе в вакуумных фотоэлементах, газонаполненных фотоэлементах и ФЭУ. Методы работы с такими фотоприемниками тщательно изучены и широко представлены в литературе [40—47]. В ходе развития ядерной физики огромные усилия были затрачены на разработку ФЭУ для сцинтилляцион-ных счетчиков [48], важными характеристиками которых являются высокое быстродействие, большое усиление, большая площадь фотокатода и малые темновые токи. [c.121]

Для измерений обычно применяется пучок Не-Не лазера (Л = = 633 нм) диаметром 0,1-ь1 мм. Быстродействие определяется скоростью измерения параметров Д и и для ряда эллипсометров с механическим вращением поляризатора и анализатора составляет примерно 1 мс. При использовании электрооптической модуляции параметров эллипса поляризации светового пучка [4.36] быстродействие может быть улучшено на несколько порядков. Если же отраженный пучок с помощью неподвижного анализатора (например, призмы Волластона) делится на две части (поляризованные в плоскости падения и плоскости поверхности) и детектируется двумя фотоприемниками, быстродействие может быть доведено до 1 пс или менее [4.37]. Диапазон измеряемых температур достигает и превышает 1000 К. Термометрия поверхности металлов проводилась в диапазоне до 2000 К [4.38]. Предпринимаются попытки использовать эллипсометрию для измерения температуры структур в установкам молекулярно-лучевой эпитаксии [4.39]. В целом, однако, перспективы применения эллипсометрического метода для температурных измерений в технологическом контроле в настоящее время не определены. [c.106]

Как отмечалось выше, электрические сигналы в приемных системах лидаров преобразуются далее в цифровые образы. С этой целью для токовых сигналов применяются аналого-цифровые преобразователи (АЦП), работа которых основана на сравнении напряжения входного аналогового сигнала с кратными значениями опорного напряжения компораторов. Основными характеристиками АЦП являются разрядность, быстродействие, максимальное входное напряжение. Быстрые изменения лидарного сигнала в широком динамическом диапазоне требуют использования высокоразрядных АЦП. Однако увеличение разрядности АЦП естественно ограничивает его быстродействие. Поэтому, как правило, разрядность АЦП для лидарных сигналов ограничивается 8.. .10 и редко 12... 14. Для преобразования медленно изменяю-ш,ихся сигналов, например с фотоприемников трассовых измерителей, могут использоваться 16-разрядные АЦП. Детальное описание типов, конструкций и схемотехнических решений АЦП можно найти в [22, 31]. Характерные параметры используемых на практике АЦП приведены в табл. 2.3. [c.56]

В 1970 г. (год разработки первых ВС со светоослаблением менее 20 дБ/км) академик Ж. И. Алферов с сотрудниками впервые реализовали полупроводниковый лазер на основе двойной гетероструктуры А1А8 — ОаАз с непрерывной генерацией при комнатной температуре. Под руководством академика Ж. И. Алферова созданы для ВОЛС также быстродействующие и малошумящие фотоприемники ближней ПК области спектра (ил.2,3). [c.6]

ВОЛС относятся к классу сверхскоростных. Поэтому новнре требоа к фотоприемникам определяется их высоким быстродействием (10...100 пс) и большой широкополосностью (10 .... ..10 Гц) при низком пороге чувствительности и малом уровне шумов. Их спектральные характеристики должны быть коррелированы со спектральными характеристиками источников излучения. [c.132]

В латеральных структурах ускоряющее носители электрическое поле приложено на меж электродном промежутке. Его минимальная длина к.т1п определяется разрешением литографии. К планарным фотоприемникам с продольной структурой относятся МПМ-фоторезис-торы, в том числе работающие в режиме обеднения с модуляционно-легированным каналом фотодиоды Шоттки, р-п-, р-1-л-ФД, латеральные л-р-л-фото-транзисторы Для всех этих приборов быстродействие ограничивается временем пролета межэлектродного расстояния к. В случае материалов А В для обеспечения полосы детектирования Д/ 10 ГГц необходимо, чтобы 0,5... 0,3 мкм. Для получения таких малых межэлектродных расстояний необходимы методы субмикронной литографии. Это удорожает технологию скоростных продольных фотоприемников, которые в остальном проще коаксиальных фотоприемников с вертикальной топологией. [c.132]

Электронная система метанотестера работает в импульсном режиме. Запитывая излучатель короткими импульсами большой амплитуды и большой скважности, можно получить при малом энергопотреблении высокое отношение сигнал/шум и производить питание прибора аккумуляторными батареями стандартной емкости. Импульсы длительностью 100 мкс и скважностью 100 формируются генератором импульсов. На фотоприемниках вырабатываются отклики - сигналы рабочего и референтного каналов, поступающие на широкополосные предварительные усилители (ПУ). Быстродействующий АЦП со временем выборки 5 мкс производит оцифровку амплитуды импульсов. Микропроцессор на базе однокристальной ЭВМ выполняет вычисление отношения величины сигналов рабочего и референтного каналов 8 = 1р / 1о, поскольку 8 несет информацию об измеряемой концентрации. Вычисленные по данному значению концентрации отображаются на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ). [c.181]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...