Maria Teresa Gallanty Mora
CI 17811007
CAF
A. Función de un detector óptico
Muchas aplicaciones de la fotónica requiere el uso de detectores ópticos para medir la potencia óptica o la energía. En el láser basado en la comunicación de fibra óptica, un detector es empleado en el receptor. En el procesamiento de materiales con láser, un detector de monitores de la salida del láser para garantizar las condiciones reproducibles. En las solicitudes relativas a la interferometría, los detectores se utilizan para medir la posición y el movimiento de las franjas de interferencia. En la mayoría de las aplicaciones de la luz, se utiliza un detector óptico para medir el rendimiento del láser o fuente de luz. Por lo tanto, buena detectores ópticos para medir la potencia óptica y la energía son esenciales en la mayoría de las aplicaciones de la tecnología fotónica.
Detectores ópticos responder a la potencia del haz óptico, que es proporcional al cuadrado del campo eléctrico asociado con la onda de la luz. Detectores ópticos por lo tanto se llaman "cuadrados detectores de la ley". Esto está en contraste con el caso de los detectores de microondas, que puede medir la intensidad de campo eléctrico directamente. Todos los detectores ópticos que vamos a describir las respuestas que la ley del cuadrado.
Detección y medición de la radiación óptica e infrarroja es un área bien establecida de la tecnología. Esta tecnología ha sido aplicada a las solicitudes de la fotónica. Detectores especialmente adecuado para su uso con láseres se han desarrollado. Algunos detectores están empaquetados en el formato de poder o de contadores de energía. Este dispositivo es un sistema completo para la medición de la salida de una clase específica de los láseres, e incluye un detector, la vivienda, la amplificación en caso necesario, y un dispositivo de lectura.
B. Tipos de detectores ópticos
Detectores ópticos suelen dividirse en dos grandes clases: los detectores de fotones y detectores térmicos. En los detectores de fotones, cuantos de energía de la luz interactúa con los electrones en el material del detector y genera electrones libres. Para producir electrones libres, los cuantos deben tener la suficiente energía para liberar un electrón de sus fuerzas atómicas vinculante. La respuesta de los detectores de fotones de longitud de onda muestra un corte de longitud de onda larga. Si la longitud de onda es más larga que la longitud de onda de corte, la energía del fotón es demasiado pequeña para producir un electrón libre y la respuesta del detector de fotones cae a cero.
Detectores térmicos responden a la energía de calor emitido por la luz. Estos detectores utilizar algunas efecto dependiente de la temperatura, como un cambio de la resistencia eléctrica. Debido a que los detectores térmicos dependen sólo la cantidad total de energía de calor que llega al detector, su respuesta es independiente de la longitud de onda.
La salida de los detectores de fotones y detectores térmicos en función de la longitud de onda se muestra esquemáticamente en la Figura 6-2. Esta figura muestra la dependencia espectral típica de la salida de los detectores de fotones, lo que aumenta con el aumento de la longitud de onda en longitudes de onda más corta que la longitud de onda de corte. En ese momento, la respuesta cae rápidamente a cero. La figura también muestra cómo la salida de los detectores térmica es independiente de la longitud de onda, y se extiende a longitudes de onda más larga que la respuesta de los detectores de fotones.
Detectores de fotones pueden ser subdivididos de acuerdo con el efecto físico que produce la respuesta del detector. Algunas clases importantes de los detectores de fotones se enumeran a continuación.
- Fotoconductor. La luz que incide produce electrones libres que pueden llevar a la corriente eléctrica para que la conductividad eléctrica del detector de cambios materiales en función de la intensidad de la luz incidente. Detectores de fotoconductivos se fabrican con materiales semiconductores como el silicio.
- Fotovoltaicos. Este tipo de detector contiene un cruce en un material semiconductor entre una región donde la conductividad se debe a los electrones y una región donde la conductividad es debido a los agujeros (A PN llamada unión). Una tensión se genera cuando la energía óptica huelgas el dispositivo.
- Fotoemisor. Estos detectores se basan en el efecto fotoeléctrico, en el que los fotones electrones incidentes de liberación de la superficie del material del detector. Los electrones libres son recogidos en un circuito externo.
Fotoconductora y detectores fotovoltaicos se usan comúnmente en circuitos en los que hay una resistencia de carga en serie con el detector. La salida se lee como un cambio en la caída de tensión en la resistencia.
C. Características del detector
El rendimiento de los detectores ópticos que comúnmente se caracteriza por una serie de parámetros diferentes. Es importante definir estos parámetros, a veces llamadas figuras de mérito, porque los fabricantes suelen describir el desempeño de sus detectores en esos términos.
Las cifras de mérito se han desarrollado para describir el comportamiento de los detectores de responder a una pequeña señal en la presencia de ruido. Así, algunas de las figuras de mérito no puede ser de gran importancia para la detección de la luz láser. Para muchas aplicaciones de láser, como la metalurgia de láser, no se trata de la detección de una pequeña señal en un fondo de ruido. La señal del láser es mucho mayor que cualquier otra fuente de ruido que pueden estar presentes. En otras aplicaciones de la fotónica, como la comunicación por láser, sistemas de imágenes térmicas de infrarrojos, y la detección de la luz dispersada en la teledetección láser, las señales son pequeñas y las consideraciones de ruido son importantes.
D. consideraciones de ruido
El ruido en detectores ópticos es un tema complejo. En este módulo no hacen más que presentar algunas de las ideas más básicas. El ruido se define como cualquier señal no deseada. Ya que enmascara la señal que se vaya a detectar.
El ruido puede ser externa e interna. Ruido externo implica alteraciones que aparecen en el sistema de detección debido a factores fuera del sistema.Ejemplos de ruido exterior puede ser recogida del zumbido inducido por 60 líneas de energía eléctrica y Hz estática causada por tormentas eléctricas. Ruido interno incluye todos los ruidos generados en el sistema de detección de sí mismo. Cada dispositivo electrónico tiene fuentes internas de ruido, que representan una limitación actual a la menor señal de que puede ser detectado por el sistema.
El ruido no se puede describir de la misma manera, como de costumbre corriente eléctrica o voltaje. Creemos que de las corrientes o las tensiones en función del tiempo, como la constante de las corrientes directas o de onda senoidal tensiones alternas. El ruido generado de un circuito eléctrico como una función del tiempo es totalmente errática. No podemos predecir lo que la salida será en cualquier instante. No habrá ninguna indicación de la regularidad en la forma de onda. La salida se dice que es aleatorio.
Ahora vamos a considerar algunas de las fuentes de ruido se encuentran en las aplicaciones del detector óptico. Una descripción completa de todos los tipos de ruido sería muy largo. Vamos a describir las cuatro fuentes de ruido encuentran a menudo en relación con detectores ópticos.
- Ruido de Johnson
- El ruido de disparo
- 1 / f noise
- Ruido fotónico
