光电探测器基于入射光时间特性、入射光空间特性的选择

入射光的强度可以是时间的函数。如果光的强度恒定，它就是“直流光”;如果光的强度随时间变化，它就是“交流光”;如果光以离散的光子包的形式到达，它就是“脉冲光”。直流光对光电探测器没有额外的限制，而其他两种则有限制。对于交流光和脉冲光，电容(例如，结、寄生或终端)很重要——它们的值影响输出信号的上升时间、时间抖动和检测带宽。表1列出了这些参数:上升时间和带宽适用于50-Ω电阻性负载(电流-电压转换)，而时间抖动适用于单光子照明。增加负载电阻会增加输出电压，但会降低带宽。由于输出中的噪声量随着带宽的增加而增加，一个设计良好的系统有足够的带宽来进行观测。

动态范围和一个相关的概念-光电探测器的线性-也应该在脉冲和交流检测中进行检查。是否有足够的动态范围来检测入射强度的全部变化?输入和输出信号是否线性相关?如果不是，偏差是多少，是否可以接受?有几个因素可以影响光电探测器的动态范围，如本振本底噪声、偏置电平、输出负载，以及在SiPM的情况下，单元数。制造商通常以图表的形式提供动态范围和线性度的信息，例如线性度与入射光功率的关系或线性度与负载电阻的关系。

如果入射光水平较低，但光线接近准直，采用聚焦光学器件可以增加探测器的入射光功率，从而提高信噪比。然而，如果入射光是漫射的，聚焦光学不会增加入射功率，因为漫射光不能聚焦。唯一的其他选择是使用一个具有更大的活跃面积的探测器。不过，这样做的代价是光电探测器中的暗电流会增大，这会增加噪声，从而增加NEP。在PD、APD和SiPM(不包括PMT)的情况下，由于较大的结电容，较大的有源面积会降低检测带宽。

审核编辑 黄宇