光是一種電磁波,頻譜範圍從(cong) γ射線到無線電波。在這個(ge) 範圍內(nei) ,我們(men) 最感興(xing) 趣的波段是激光探測波段,即從(cong) 深紫外到100 μm。光也可以被看成是粒子,即沒有質量和電荷、但有一定能量的光子。對於(yu) 激光測量中的光傳(chuan) 播,常用的物理量是以nm或μm為(wei) 單位的波長。激光的功率測量是光電領域中的重要測量物理量。而光功率探測器一般有光電二極管探測器和熱敏探測器。
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激光功率探測—光敏二極管探測器和熱敏探測器
一. 光電二極管探測器
光電二極管的結構通常是1個(ge) PN結,中間是本征層,也稱之為(wei) 耗盡層或耗盡區,入射的光子在耗盡區激發自由電子和空穴,並引導它們(men) 分別向兩(liang) 極運動,從(cong) 而產(chan) 生光電流。
表征光電二極管時,我們(men) 會(hui) 用到量子效率,這裏其實是指內(nei) 部量子效率,即產(chan) 生的電子數與(yu) 進入載荷子區的光子數之比,用於(yu) 確定光電二極管的性能。光電二極管的響應度,對應外部量子效率,即產(chan) 生的電子數與(yu) 所有到達二極管表麵的光子數之比,包括因表麵反射或吸收而沒有進入載荷子區的光子,所以一般內(nei) 部量子效率高於(yu) 外部量子效率。這種探測器的優(you) 勢和缺點分別是:
優(you) 勢:響應速度快、靈敏度高、線性度好、噪聲低、暗電流小、尺寸小。
缺點:易飽和、光譜範圍有限、易受溫度影響、有效區域有限、放大電路。
二. 熱敏探測器
熱敏探頭先將光子能量轉化成熱量,再轉化成電流。熱敏功率探頭基於(yu) 熱電效應(亦稱為(wei) 塞貝克效應):金屬或合金的一端受熱時會(hui) 釋放電子,電子會(hui) 朝著較冷的一端移動,這是一種隻要存在溫度差就會(hui) 產(chan) 生的現象,產(chan) 生於(yu) 金屬之間。
使用熱敏功率探頭測量較低的功率水平時,需要防止敏感區域受到黑體(ti) 輻射。此外,也不要有任何通風或環境溫度變化。而熱敏探測器同樣有著自身的優(you) 勢和缺點在於(yu) :
優(you) 勢:耐用性高、光譜範圍大、有效區域大。
缺點:靈敏度較差、噪聲大、響應速度慢、尺寸較大。
對於(yu) 連續光,光電二極管探測器和熱敏探測器都適用,但光電二極管探測器更精準。而對於(yu) 較高峰值功率的脈衝(chong) 光,熱敏功率探測器更為(wei) 合適。
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