MOS-XY扫描器与CCD成像器的比较

光谱探测器广泛用于金属-氧化物-半导体 X-Y(MOS-XY)扫描器和基于电荷耦合器件(CCD)的成像器。70年代研制的 MOS-XY 探测器可从多光电二极管元件中产生一系列输出。MOS-XY 技术的制作成本低且产量很高。MOS-XY 器件的主要缺点是探测器的噪声,其噪声在1000个噪声-等效光子范围(信噪比达到1时的光子信号电平)内。高噪声电平是由连接到所有光电二极管的大电容总线产生的。     

应用光学——光学系统设计指南

第十六章光电探测器和热探测器(续) 16.2.4 光电管的噪声和暗电流由于光电管的性能最终要受其噪声特性的限制,所以,我们必须对噪声详细研究。在讨论光电管的电路时,必须考虑许多噪声源,它们或多或少都有一定的独立性。这里,我们先单独讨论各个噪声源,至于它们之间的关系将在第16.2.4.6节讨论。     

探测器及其噪声模型研究进展

无线光通信系统中,接收端由光电探测器实现光电转换,而探测器中存在的噪声会直接影响光电转换效率。文章以无线光通信为背景,根据光电探测器噪声的产生机理,对探测器的散粒噪声、产生-复合噪声、1/f噪声和热噪声分进行描述,并且给出相对应的数学模型。结合具体的雪崩光电探测器、正本征负探测器、光电倍增管、四象限探测器、量子点红外探测器、平衡探测器及双平衡探测器分别分析各自的噪声模型。最后指明了该领域的进一步研究工作方向。     

光电探测器特性在TDLAS气体检测中的影响

在应用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术进行气体检测时,气体检测精度受系统各功能模块性能的影响,针对这个问题研究了系统中光电探测器的输出电流噪声谱密度和响应度两种特性。推导出了探测器输出电流表达式,得出了输出电流噪声谱密度特性与激光器相对强度噪声(RIN)有关的结论,并通过实验验证了TDLAS系统中激光器RIN的存在。通过仿真,研究了RIN对探测器输出电流的影响,给出了不同条件时的电流噪声谱密度曲线。为避免环境温度的变化影响光电探测器响应度,采用一种实时校正方法,给出了其原理及校正公式。以氨气为检测对象,运用该方法对氨气浓度曲线进行校正。     

应用光学——光学系统设计指南

第十六章光电探测器和热探测器(续)16.1.5 光电扩散和光电子牵制效应设有一片匀质光电导体材料,辐射从其一面射入(波长λ<λ_0),如图16.5所示。此辐射将产生电子-空穴对,而电子-空穴对将从表面扩散出去。这个扩散电流已被用来测量辐照度,其方法有两种。 1.把光电导体放在磁场中,在它的两端就会产生电压,如图16.5所示。当上表面     

量子光学实验中宽带低噪声光电探测器的研制

针对量子光学实验的特殊要求,通过设计优化宽带低噪声放大电路,研制出宽带低噪声光电探测器.我们重点分析了影响光电探测器增益、带宽和噪声的因素,通过选择合适的光电二极管、取样电阻、反馈电阻和输出电容,获得了宽带低噪声光电探测器.该光电探测器的带宽为2～50 MHz,能够用于输入功率达15 mW光场的噪声测量,适用于包括平衡零拍探测、差拍探测等量子光学实验.考虑到在量子光学实验中需要一对平衡的光电探测器,我们制作了一对2 MHz～31 MHz带宽内共模抑制比大于30 dB的平衡光电探测器,并用于1064 nm激光和1550 nm激光的强度噪声测量和散粒噪声基准的校准.     

低噪声不隔直光电探测电路的设计

光电探测电路是光纤通信和光电检测系统中光信号转换成电信号的关键部分,但现有光电探测器大都不能同时测量脉冲光信号与直流光信号。为了获得低噪声并且能够同时测量脉冲光信号和直流光信号的光电探测器,设计一个不隔直光电探测电路,采用平衡放大方式消除直流工作点不稳定问题,提出了一种利用谐波分析法测量光电探测电路带宽的方法;同时对影响噪声的各种因素进行了研究,计算了探测电路的噪声电压和电流,提出了利用降低温度的方法提高信噪比。结果表明了该方法的有效性。     

低噪声不隔直光电探测电路的设计

光电探测电路是光纤通信和光电检测系统中光信号转换成电信号的关键部分,但现有光电探测器大都不能同时测量脉冲光信号与直流光信号。为了获得低噪声并且能够同时测量脉冲光信号和直流光信号的光电探测器,设计一个不隔直光电探测电路,采用平衡放大方式消除直流工作点不稳定问题,提出了一种利用谐波分析法测量光电探测电路带宽的方法;同时对影响噪声的各种因素进行了研究,计算了探测电路的噪声电压和电流,提出了利用降低温度的方法提高信噪比。结果表明了该方法的有效性。     

基于二维材料的快速响应金属-半导体-金属结构光电探测器研究进展

快速响应光电探测器在光通信、高速摄影、生物医学成像等领域有广泛的需求。目前,市场上应用的快速响应光电探测器大多基于硅、砷化镓等传统的无机半导体材料,但是其制作工艺复杂、成本较高,并且机械灵活性差。以石墨烯、二硫化钼为代表的二维材料具有独特的层状结构以及良好的光学、电学、热学和机械特性,是制备光电探测器的理想材料。尤其是部分二维材料所拥有的超高载流子迁移率特性,十分适用于研制快速响应光电探测器。近年来,一系列基于二维材料的金属-半导体-金属结构光电探测器(Metal-semiconductor-metal photodetectors, MSM-PDs)被陆续报道,很多具有1μs以下的快速响应特性。本文以基于二维材料的快速响应MSM-PDs为主题进行综述。首先介绍了MSM-PDs中的基本结构及工作原理,深入剖析了决定其响应速度的主要因素。随后介绍了石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷、二维钙钛矿、三元硒氧铋等二维材料的分子结构、光学、电学等特性,并对各类二维材料在MSM-PDs的应用进行对比。然后分类介绍了响应速度在1μs以下的欧姆接触型、肖特基接触型以及基于表面等离激元效应二维材料MSM-PD...     

光电探测器原理及应用

介绍了光电与系统的组成，阐述了光电二极管和雪崩光电二极管的工作原理及噪声问题，对雪崩光电二极管ＡＰＤ和光电倍增管ＰＭＴ进行了比较，并以四象限探测器为例说明了光电探测器的应用问题。     

互补金属氧化物半导体焦平面阵列输入电路的1/f最佳化

在光电探测系统中,互阻放大器的噪声特性对光伏探测器的增量电导率很敏感。本文指出,由于放大器产生的1/f噪声转角频率是加在探测器上的偏压的函数。在冷焦平面阵列内二极管的1/f噪声转角频率也是反偏压的函数,但是有最佳偏压,即不是OV。当必须使用具有大1/f噪声转角频率的互补金属氧化物半导体放大器时,此条件就变得很重要了。     

平衡零拍探测器的改进

平衡零拍探测技术是连续变量量子信息科学研究中测量量子态量子噪声的最佳方法之一。在平衡零拍探测系统中,需要一对性能和结构尽量相同的光电探测器,以便很好地减去经典噪声,有效探测散粒噪声基准及光场噪声。根据基尔霍夫电流定律及光电二极管串联的办法,设计并制作出一种性能优良的低噪声平衡零拍探测器。该探测器从光电二极管串联节点处取出光电流相减信号,然后对信号进行放大,在对两探测器全同性要求降低的同时提高了平衡零拍探测的性能。实验结果表明,该探测器在2MHz处共模抑制比达39dB,能很好地满足量子信息对低噪声、线性增益及高共模抑制比的要求。     

基于PIN光电二极管的微型一氧化氮化学发光传感器

以微型、低成本的PIN光电二极管为光电探测元件,研制了微型一氧化氮化学发光传感器;选取Si探测器和InGaAs探测器的5种光电元件,考察其与一氧化氮发光光谱响应及噪声的关系。结果表明:边长为1.2mm的正方形Si探测器响应灵敏,暗电流噪声低,信噪比最低;设计的小型光腔实现了微量一氧化氮(体积分数为2×10~(-6)～2×10~(-4))的测量,线性度为0.9993;整个系统的响应时间为0.13s,传感器的质量小于50g,非常适合用于工业污染源一氧化氮气体的在线监测。     

量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性

通过测量1.55 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电流随反向电压和光功率的变化关系,以及模拟能带结构、电场分布等特性,研究了量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性.分析了光电流的产生机制,测量了1.064 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应,模拟了具有不同势垒高度的量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应.从实验和模拟两方面证明了量子阱的势垒高度是影响量子阱共振腔增强型光电探测器高功率特性的最主要因素.     

量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性

通过测量1．55Mm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电流随反向电压和光功率的变化关系,以及模拟能带结构、电场分布等特性,研究了量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性．分析了光电流的产生机制,测量了1．064μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应,模拟了具有不同势垒高度的量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应．从实验和模拟两方面证明了量子阱的势垒高度是影响量子阱共振腔增强型光电探测器高功率特性的最主要因素．     

TL15CAI大面积雪崩光电二极管

现代Photonix公司的新型大面积光电二极管是一种全新的光电探测器,它将固态光电二极管探测的优点与普通光电倍增管的许多特性结合在一起。这种二极管的固有增益可达10~3,其有效工作面积大,固体封装直径达到50mm。据Camrillo公司称,这是第一个能在多种应用中与光电倍增管竞争的商用固体产品。据说,TL15CAI是第一个将高增益、大光电灵敏区、低噪声和可靠性集于一身的雪崩光     

半导体量子器件物理讲座第七讲半导体异质结光电探测器

光电探测器是一类用于接收光波并转变为电信号的专门器件，文章描述了PIN光电二极`管雪崩光电二极管、MSM（金属－半导体－金属）光电二极管的器件结构和工作原理，并对它们的响应度、噪声、带宽等特性进行了讨论，这类器件已在光通信、光信息处理等许多系统中得到广泛的应用。     

光栅局域调控二维光电探测器

近年来,二维材料独特的物理、化学和电子特性受到了越来越多的科研人员的关注.特别是石墨烯、黑磷和过渡金属硫化物等二维材料具有优良的光电性能和输运性质,使其在下一代光电子器件领域具有广阔的应用前景.本文将主要介绍二维材料在光电探测领域上的应用优势,概述光电探测器的基本原理和参数指标,重点探讨光栅效应与传统光电导效应的区别,以及提高光增益和光响应度的原因和特性,进而回顾光栅局域调控在光电探测器中的最新进展及应用,最后总结该类光电探测器面临的问题及对未来方向的展望.     

同轴电缆反射方案单光子探测器的特性研究

分析了用于消除门控单光子探测器电尖峰噪声的同轴电缆反射方案的特性.重点分析了该方案中,雪崩光电二极管的偏置电压和输出信号的变化特性.根据理论分析的结果,给出了不同的单光子信号与两个门控脉冲的时序关系的确定依据,以及该方案对电尖峰噪声的消除效果,同时给出了探测系统的最小探测周期.并对理论分析的结果进行了实验验证,实验中测得尖峰噪声的抑制比为25.1dB,实验结果与理论分析相符.这些分析结果将有助于红外单光子探测器的设计和性能的优化.     

基于1.06μm波长的谐振腔型石墨烯光电探测器的信噪比分析

雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中,但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声,使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光调制器、透明电极以及超快光电探测器。该研究提出了一种高信噪比的谐振腔型石墨烯光电探测器的设计方法。以波长为1.06μm的激光为例,采用光学传输矩阵法和散射矩阵法,研究了光波在谐振腔传输和吸收层吸收的机理,建立了谐振腔型光电探测器的光吸收模型,通过优化,器件最终量子效率达到91.2%,响应度达到0.778A·W~(-1),半高全宽达到6nm;分析石墨烯在谐振腔中的位置对器件吸收率的影响,发现在满足谐振条件下,器件吸收率随石墨烯位置呈现周期性变化,腔长的改变不改变吸收率峰值,而是改变了吸收率峰值对应的石墨烯在谐振腔中的位置,当腔长是入射光半波长的n倍时,随着石墨烯位置变化,将出现2n个吸收率峰值,且关于谐振腔中心点对称分布;选择石墨烯距顶层反射镜0.402 8μm时,器件吸收率达到94%,相比单层石墨烯,吸收率提高了16dB;通过对比求解谐振腔型石墨烯光电探测器和雪崩光电二极管信噪比方程,得出谐振腔型石墨烯光电探测器信噪比可达到90.3,较雪崩光电二极管提高了10dB;理论分析表明,谐振腔型石墨烯光电探测器具有高吸收率、高量子效率和高信噪比,研究成果将对激光测距机接收系统中光电探测器的更新设计和应用提供理论参考。