光电探测器选型选择标准

选择检测器的第一个方面是定义应用程序的参数，这个方面经常被忽略。人们应该确定使用检测器的波长，以及将入射到设备上的光功率。通常，这些标准将限制选择。

图1：PMT、APD和光电二极管的光谱响应

量子效率(图1)是探测器将光子转化为电子或空穴的内在能力。它表示为产生的电子与入射光子的比率，以百分比表示。制造商通常不会在其规格中列出量子效率(QE)。相反，他们使用辐射灵敏度，即每入射瓦特光功率产生的电流，安培每瓦特(A/W)。QE与光敏度的关系如下:

S=A/W中的辐射灵敏度，λ=波长，单位为纳米。

对于SiPMs，制造商列出光子探测效率(PDE)而不是QE。PDE是QE、填充因子和雪崩概率的乘积。填充系数是指光敏面积与SiPM的总面积之比。雪崩概率是指在一个像素中产生的载流子可能导致雪崩倍增的概率。PDE是波长和反向电压的函数(图2)。

图2:SiPM的光子探测效率(PDE)作为波长(左)和反向电压(右)的函数的示例图

在所有其他探测器特性相同的情况下，具有比较高QE的探测器是理想选择。

检测器最容易被误解的一个方面是增益。许多用户误把大的信号幅度当作信号质量。探测器的内部增益只能放大光产生的信号。如果光产生的信号有噪声，那么放大后的信号也会有噪声。虽然这似乎是显而易见的，但这是一个常见的错误。实际上，增益的好处是将光产生的信号提高到信号处理设备的噪声级以上。在信号处理设备限制信噪比的情况下，检测器的内部放大可以改善信噪比。

带宽是指探测器/信号处理设备的电带宽。设计光学探测器系统所涉及的大多数噪声源本质上是随机的，具有很宽的频率分布。因此，在其他条件相同的情况下，如果电带宽增加，探测器的系统噪声将增加，从而:

审核编辑 黄宇