Yksi Ingaas APD Tasapainoinen valodetektorion erikoistunut fotodetektori, joka käyttääIngaas (indium gallium arsenidi)materiaaliAvalanche fotodiodes (APD), järjestetty atasapainoinen kokoonpanoKevyiden signaalien havaitsemiseksi parannetulla herkkyydellä ja alhaisella kohinalla . Tämä kokoonpano käyttää kahta APD: tä kahden optisen signaalin välisen eron, joka peruuttaa yhteisen moodin kohinan (kuten lämpökohina, virtalähteen kohina tai ympäristöhäiriöt) suuren signaalin uskollisuuden saavuttamiseksi .}}}}}}}}
Tasapainoinen muotoilu tarjoaa ylivoimaisensignaali-kohinasuhde (SNR), mikä tekee siitä erittäin sopivantarkkaan optiset mittaukset, kuituoptinen viestintäjakvanttioptiikkaSovellukset .
Ingaas APD -tyypit tasapainotetut valotektorit
Yksikanavainen Ingaas APD tasapainotettu valodetektori
Rakenne:Sisältää kaksi INGAA-APD: tä, jotka on sijoitettu symmetrisesti, kun jokainen havaitsee osan saapuvan optisen signaalin ., kahden APD: n lähdöt vähennetään toisistaan yhteisen moodin kohinan . poistamiseksi ...
Työperiaate:Kahden APD: n signaalien välinen ero monistetaan, mikä peruuttaa molemmille signaaleille yhteiset melukomponentit, kuten virtalähteen vaihtelut tai ympäristön valonhäiriöt .
Sovellukset:Käytetään optisissa viestintäjärjestelmissä, joissa on tärkeää erottaa signaali melusta .
Kaksikanava Ingaas APD tasapainotettu valodetektori
Rakenne:Sisältää kaksi erillistä optisen syöttökanavaa, jokainen INGAAS APD . syöttämällä nämä ilmaisimet yhdistetään sitten tasapainoiseen kokoonpanoon, joka mittaa molemmilta kanavilta saatujen signaalien eroa .
Työperiaate:Kaksi APD: tä toimivat rinnakkain, jokainen havaitsee saapuvan optisen signaalin erillisen osan, ja niiden lähtöjen välinen ero on käsitelty yleisen kohinan . poistamiseksi .
Sovellukset:Usein käytettynämultipleksoitu viestintätaimonen aallonpituuden optiset järjestelmätjotka vaativat suurta eristämistä kanavien välillä .
Ingaas APD tasapainotettu valodetektori integroituneella monistuksella
Rakenne:APD: t integroidaan matalalla kohinan esivahvistimilla lähtösignaalin monistamiseksi kohinan . vähennyksen jälkeen .
Työperiaate:Sen jälkeen kun on havaittu ja vähentänyt molempien APD: ien optiset signaalit, tuloksena oleva differentiaalisignaali vahvistaa integroidulla matalan kohinan vahvistimella, mikä parantaa signaalin SNR: ää tarkkoihin mittauksiin .
Sovellukset:Nämä ovat ihanteellisianopea optinen viestintäJärjestelmät, joissa sekä korkea herkkyys että matala kohina ovat kriittisiä tietojen eheyden ylläpitämiseksi .
Kuitu kytketty Ingaas APD tasapainotettu valodetektori
Rakenne:Yhdistää tasapainotetun APD -konfiguraation kuituoptisten liittimien kanssa, mikä mahdollistaa optisten kuitujen suoran kytkemisen fotodeteektoriin integroinnin helpottamiseksi optisiin järjestelmiin .
Työperiaate:Optinen signaali siirretään APD: hen kuituoptiikan avulla, joka havaitsee valon . Tasapainoinen kokoonpano auttaa poistamaan yleisen kohinan signaalista, mikä tekee siitä sopivan tarkkoihin optisiin mittauksiin kuituoptisissa sovelluksissa .}}}}}}}}}}}}}}}
Sovellukset:Käytettykuituoptiset verkotjahajautetut optiset anturit, missä melun vähentäminen on tärkeää signaalin tarkkuuden . kannalta
Ingaas APD Tasapainotetut valodetektoriryhmät
Rakenne:Useat APD: t on järjestetty matriisiin taulukon luomiseksi, joka tarjoaa kattavamman havaitsemisominaisuuden . Nämä taulukot voivat havaita valoa suuremmalla alueella tai useita aallonpituuksia samanaikaisesti .
Työperiaate:Jokainen taulukon APD havaitsee tietyn osan valosta, ja differentiaaliset signaalit käsitellään melun poistamiseksi yleisistä lähteistä .
Sovellukset:Käytettykuvantamisjärjestelmät, hyperspektrinen kuvantaminenjaLidarJärjestelmät, joissa vaaditaan laajakaistaleveys ja monen aallonpituuden havaitseminen .
Ingaas APD: n työperiaate tasapainotetut valodeektorit
AN: n työperiaateIngaas APD Tasapainoinen valodetektoriyhdistäädifferentiaalinen havaitseminenkanssalumivyöry, hyödyntää kahta Ingaas APD: tä korkean signaali-kohinan suorituskyvyn saavuttamiseksi:
Dual APD: n havaitseminen:
Käytetään kahta INGAA -APD: tä, ja kukin APD vastaanottaa osan tulevasta optisesta signaalista joko läpijaetut valonlähteettaioptiset kuidut. Nämä kaksi APD: tä on asetettu tasapainotetussa kokoonpanossa mitataksesi differentiaalisignaalia .
Fotonin absorptio ja kantoaallon luominen:
Jokainen APD imee fotoneja ja tuottaaelektronireiän paritIngaas -materiaalissa . Nämä operaattorit kiihdytetään sitten käänteisen puolueellisuuden alla, generoimallalumivyöryvaikutus, joka kertoo valovirran ja lisää herkkyyttä .
Signaalin erilainen käsittely:
Kahden APD: n signaalit ovatvähennettytoisistaan differentiaalisella tavalla . Koska molemmat APD: t altistetaan samaan valonlähteeseen tai vastaavalle ympäristöolosuhteille, molempiin ilmaisimiin vaikuttavat yhteisen moodin kohinat peruutetaan, jättäen vain differentiaalisignaalin, joka vastaa todellista optista signaalia .
Vahvistus:
Tuloksena olevaerilainen signaalion tyypillisesti heikko, joten se johdetaanmatala-kohinan vahvistimetTämä lisää signaalin voimakkuutta säilyttäen samalla mittauksen alhaisen kohinan ominaisuudet .
Signaalin lähtö:
Lähtö on puhdas, monistettu signaali, joka edustaa todellista optista voimakkuutta, vapaa suurimmasta osasta yhteisen moodin kohinaa, mikä mahdollistaa korkean tarkkuuden optiset mittaukset .
FunktiotIngaas APD Tasapainoiset valotektorit
Melunvaimennus:
Tasapainotetun kokoonpanon ensisijainen tehtävä onPeruuta yhteisen moodin melu, kuten virranvaihtelut tai ympäristön valonhäiriöt, vähentämällä identtinen kohina molemmista APD -signaaleista .
Korkean herkkyyden havaitseminen:
SelumivyöryProsessi vahvistaa heikojen optisten signaalien tuottaman valovirran, mikä parantaa ilmaisimen herkkyyttä pieniin valaistuihin olosuhteisiin .
Signaalin differentiaalinen havaitseminen:
Nämä ilmaisimet tarjoavat tarkkoja mittauksia havaitsemallaeroKahden optisen signaalin välillä, mikä auttaa hylkäämään kohinan ja parantamaan signaalin tarkkuutta .
Matala-kohinan vahvistus:
Integroidut matalan kohinan vahvistimet varmistavat, että havaitut signaalit ovatvahvistettu minimaalisella kohinalla, ylläpitää korkeaa SNR: tä tarkkojen mittausten .
Nopea toiminta:
Nämä ilmaisimet on suunniteltu toimimaansuuret nopeudet.
Ingaas APD -sovellukset tasapainotetut valotektorit
Nopea optinen viestintä:
Sovellus:Ingaas APD: n tasapainotetut valomoteektorit käytetäänkuituoptinen viestintäJärjestelmät, erityisesti nopean, pitkän matkan viestinnän .
Esimerkki:KäytettyTiheä aallonpituusjakautuminen multipleksointi (DWDM)Järjestelmät, joissa tarkka signaalin havaitseminen ja minimaalinen kohina ovat ratkaisevan tärkeitä tietojen eheyden ylläpitämiseksi .
Kvanttiavain jakauma (QKD):
Sovellus:Ingaas APD Tasapainotetut valodeektorit ovat välttämättömiä havaitsemiseksiyksittäiset fotonitsisä-kvanttikystiJärjestelmät .
Esimerkki:KäytettyQKDSuojatun viestintäjärjestelmät, joissa differentiaalinen havaitseminen mahdollistaa heikkojen kvantisignaalien korkean tarkkuusmittauksen samalla kun hylätään kohina .
LIDAR -järjestelmät:
Sovellus:Näitä ilmaisimia käytetäänLidar(Valon havaitseminen ja etäisyys) Järjestelmät objektien etäisyyden mittaamiseksi havaitsemalla heijastettujen laserpulssien lentoajan .
Esimerkki:Sisä-itsenäiset ajoneuvot, droonitjarobotti, missä tarvitaan korkean tarkkuuden etäisyysmittauksia ympäristön kartoittamiseksi tai esteiden välttämiseksi .
Hyperspektrinen kuvantaminen ja spektroskopia:
Sovellus:Käytettyhyperspektrinen kuvantaminenjärjestelmät valon havaitsemiseksi ja analysoimiseksi laajalla aallonpituuksilla .
Esimerkki:Käytettykaukokartoitusympäristön seurantaa varten taiaineellinen analyysiAineiden koostumuksen tunnistaminen niiden spektrin allekirjoitusten . perusteella
Optinen aika-alueen heijastusometria (OTDR):
Sovellus:Näitä ilmaisimia käytetään OTDR -järjestelmissä seurantaa ja vianetsintäkuituoptiset verkot, signaalin laadun varmistaminen pitkillä etäisyyksillä .
Esimerkki:Televiestintä- ja verkottumisteollisuudessa, jossa tarkat mittaukset ovat kriittisiä kuituoptisten yhteyksien eheyden ylläpitämiseksi .
Laservoiman seuranta:
Sovellus:Käytetään järjestelmissä, jotka vaativat laservoimakkuuden seurantaa, varmistamalla laserlähteestä . vakaa ja tarkka lähtö .
Esimerkki:KäytettyLaserpohjainen valmistusjärjestelmät, kutenlaserleikkaustaihitsaus, varmistaa johdonmukainen säteen teho .
Fotonien laskeminen tieteellisessä tutkimuksessa:
Sovellus:Ingaas APD: n tasapainotetut valomoteektorit käytetäänfotonin laskentasovelluksetmissä yksittäiset fotonit on havaittu .
Esimerkki:Käytettyfluoresenssin elinikäinen kuvausja muutyhden fotonin havaitseminenSovellukset, joissa heikojen optisten signaalien havaitseminen on kriittistä .
Biolääketieteellinen kuvantaminen (OCT):
Sovellus:Sisä-Optinen koherenssitomografia (OCT), Tasapainotetut APD: t tarjoavat tarkan valon havaitsemisen korkean resoluution kuvien tuottamiseksi biologisista kudoksista .
Esimerkki:Sisä-oftalmologia, missä OCT: tä käytetään havaitsemaan sairaudet, kuten makulan rappeutuminen ja glaukooma .
EdutIngaas APD Tasapainoiset valotektorit
Superior kohinan hylkääminen:Tasapainotettu konfiguraatio peruuttaa tehokkaasti yhteisen moodin kohinan parantaen merkittävästi signaalin laatua .
Korkea herkkyys:Avalanche -kertolaskuprosessi vahvistaa heikkoja signaaleja, mikä mahdollistaa heikot optiset signaalit .
Leveä aallonpituusalue:Nämä ilmaisimet ovat erittäin herkkiäNir ja swiralueet (800 nm - 2 . 6 µm), mikä tekee niistä sopivia moniin erilaisiin optisiin sovelluksiin.
Kompakti ja helppo integraatio:Nämä ilmaisimet ovat saatavana kompakteina paketeissa, ja ne voidaan helposti integroida erilaisiin optisiin järjestelmiin, etenkin kuituoptisissa verkkoissa .
Nopea suorituskyky:Tasapainotetut Ingaas APD -valotektorit tarjoavat nopean toiminnan, välttämättömiä korkean taajuuden sovelluksille .
Haasteet
Monimutkaisuus:Tasapainotetut valodeektorit ovat monimutkaisempia kuin yhden elementin ilmaisimet, jotka vaativat tarkan signaalin vähentämisen ja monistuspiirit .
Maksaa:Edistyneen suunnittelun ja integroidun monistuksen vuoksi tasapainotetut APD: t ovat yleensä kalliimpia kuin perinteiset fotodeektorit .
Lämpötilan herkkyys:Kuten kaikki APD: t, tasapainoiset Ingaas APD: t ovat herkkiä lämpötilan vaihteluille, jotka vaativatlämpötilan vakauttaminentai jäähdytys optimaalisen suorituskyvyn .