光電探測器：技術和選型指南
一、光電探測器選擇指南：五個問題
1.波長范圍要多寬？
2.探測器要多快？
3.預估光斑有多大？
4.探測器要多靈敏？
5.應用要求多高的集成度？
二、PN二極管：術語定義
基本原理：光能變成電能Ep→Ee
◆PN結
◆光電二極管的主要參數
量子效率：EQEλ= 電子數/所有的入射光子數
響應度：Rλ= 探測器輸出/輸入光功率[A/W]
響應度和EQE的關系
◆光電二極管材料決定波長范圍
◆NEP定義
信噪比(SNR)=1:單位=W/√Hz
◆探測能力的定義 
比探測能力： 
◆帶寬決定可測量的最小信號
◆康冠光電 根據3dB極限定義NEP規格
◆康冠光電 網站的技術文件，如下圖：
◆光電二極管等效電路中的四個基本元件(電流源)：
◆光電二極管等效電路中的四個基本元件（并聯電容）：
◆光電二極管等效電路中的四個基本元件（并聯電阻）：
◆光電二極管等效電路中的四個基本元件（串聯電阻）：
三、工作模式和信號處理
◆兩種工作模式：取決于應用要求
工作模式和信號處理
◆信號處理
◆包含TIA的信號處理
工作預防措施
◆入射光功率限制Φin:
工作預防措施
◆飽和極限計算
四、外部衰減
◆需要探測更高功率？光束衰減！
五、集成度
六、雪崩光電二極管：工作原理
基本原理：光能變成電能Ep→Ee
◆偏置電壓提高雪崩區的電場
◆一個光子觸發多個電子
◆雪崩光電二極管特征
基于雪崩效應的響應度相比PIN二極管高5-100倍
倍增因子M隨偏置電壓升高(M=1等同0V偏壓)
跨阻增益與M因子相乘
七、雪崩光電二極管：康冠光電產品
多種APD型號：InGaAs或Si
八、雪崩光電二極管：應用
九、平衡探測器：工作原理
◆探測兩輸入信號的光功率之差
◆抑制共模輸入信號中的波動
十、平衡探測器：康冠光電產品
十一、平衡探測器：應用
◆LiDAR
平衡探測器：應用
◆ LiDAR：激光雷達
◆ OCT：光學相干層析
◆ OTDR：光學時域反射測量
◆ THz探測
十二、光電探測器選擇指南
康冠光電探測器選擇指南
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圖片 |
探測器系列 |
波長范圍 |
帶寬 |
輸入 |
特性
|
| 高速InGaAs 光電探測器(PT/PD) | 850~1650nm | PT:10G/20G/ 40GHz PD:10G/20G/ 50GHz | 單模/多模光纖,(FC/PC、FC/APC) | InGaAs/Si,帶放大TIA，不帶放大 |
| 高靈敏度 光電探測器(HSP) | 850~1650nm 320~1000nm 900~2300nm | (200K/200M/ 500M/1G/2G/10GHz)多種帶寬可選 | 單模/多模光纖;光纖耦合/自由空間 | PIN-FET,(10跨阻抗~1200跨阻抗) |
| 低噪聲 光電探測器 | 200nm~2300nm波段可選 |
1GHz | 光纖耦合/自由空間 | InGaAs/ InP集成了前置放大器,可達10.7Gb/s |
| APD雪崩 光電探測器 | 320~1000nm 850~1650nm
| 200M/500M/1G/10GHz | 光纖耦合/自由空間 | 低噪聲、高增益、增益平坦 |
|
平衡探測器 | 320~1000nm 850~1650nm
| 80M/200M/ 350M/ 1600MHz | 光纖耦合 | InGaAs/PIN, Si/PIN;AC耦合/DC耦合 |
| 模擬寬帶 光探測器 | 780/850/1064/ 1310/1550nm | 6/10/14/18/20GHz | 單模光纖 保偏光纖 多模光纖 | 高可靠性，響應度可達0.9A/W@1550nm RF,放大器可定制 |
| 增益可調 光電探測器 | 320~1000nm 850~1650nm | DC-500KHz（典型值） | 光纖耦合/自由空間 | InGaAs/Si,低噪聲，增益可調（5×106 V/W） |
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