ऑप्टिकल सिग्नल फोटोडिटेक्टर्सचे मूलभूत वैशिष्ट्यपूर्ण पॅरामीटर्स

ऑप्टिकल सिग्नलचे मूलभूत वैशिष्ट्यपूर्ण मापदंडफोटोडिटेक्टर:

फोटोडिटेक्टर्सच्या विविध प्रकारांचे परीक्षण करण्यापूर्वी, त्यांच्या कार्यक्षमतेच्या वैशिष्ट्यपूर्ण मापदंडांचा अभ्यास करणे आवश्यक आहे.ऑप्टिकल सिग्नल फोटोडिटेक्टर्सयांचा सारांश दिला आहे. या वैशिष्ट्यांमध्ये प्रतिसादक्षमता, वर्णक्रमीय प्रतिसाद, नॉईज इक्विव्हॅलेंट पॉवर (NEP), विशिष्ट शोधकता, आणि विशिष्ट शोधकता D*), क्वांटम कार्यक्षमता, आणि प्रतिसाद वेळ यांचा समावेश आहे.

१. रिस्पॉन्सिव्हिटी (Rd) ही उपकरणाची प्रकाशीय प्रारण ऊर्जेप्रती असलेली प्रतिसाद संवेदनशीलता दर्शवण्यासाठी वापरली जाते. ती आउटपुट सिग्नल आणि आपाती सिग्नल यांच्या गुणोत्तराने दर्शविली जाते. हे वैशिष्ट्य उपकरणाच्या नॉईजची वैशिष्ट्ये दर्शवत नाही, तर केवळ विद्युत चुंबकीय प्रारण ऊर्जेचे विद्युत प्रवाह किंवा व्होल्टेजमध्ये रूपांतर करण्याची कार्यक्षमता दर्शवते. त्यामुळे, ते आपाती प्रकाश सिग्नलच्या तरंगलांबीनुसार बदलू शकते. याव्यतिरिक्त, पॉवर रिस्पॉन्सची वैशिष्ट्ये ही लागू केलेला बायस आणि सभोवतालचे तापमान यांचेही कार्य असतात.

२. वर्णक्रमीय प्रतिसाद वैशिष्ट्य हे एक असे पॅरामीटर आहे जे ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरच्या पॉवर रिस्पॉन्स वैशिष्ट्य आणि आपाती ऑप्टिकल सिग्नलच्या तरंगलांबी फंक्शनमधील संबंध दर्शवते. ऑप्टिकल सिग्नल फोटोडिटेक्टर्सची वेगवेगळ्या तरंगलांबीवरील वर्णक्रमीय प्रतिसाद वैशिष्ट्ये सामान्यतः "वर्णक्रमीय प्रतिसाद वक्र" द्वारे संख्यात्मकदृष्ट्या वर्णन केली जातात. हे लक्षात घेतले पाहिजे की वक्रामधील केवळ सर्वोच्च वर्णक्रमीय प्रतिसाद वैशिष्ट्ये निरपेक्ष मूल्याद्वारे कॅलिब्रेट केली जातात, आणि वेगवेगळ्या तरंगलांबीवरील इतर वर्णक्रमीय प्रतिसाद वैशिष्ट्ये, वर्णक्रमीय प्रतिसाद वैशिष्ट्यांच्या सर्वोच्च मूल्यावर आधारित सामान्यीकृत सापेक्ष मूल्यांद्वारे व्यक्त केली जातात.

३. नॉईज इक्विव्हॅलेंट पॉवर म्हणजे ती आपाती प्रकाश सिग्नल पॉवर आहे, जी तेव्हा आवश्यक असते जेव्हा ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरद्वारे निर्माण होणारे आउटपुट सिग्नल व्होल्टेज हे डिव्हाइसच्या स्वतःच्या अंगभूत नॉईज व्होल्टेज पातळीइतके असते. हा मुख्य घटक आहे जो ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरद्वारे मोजता येणारी किमान ऑप्टिकल सिग्नल तीव्रता, म्हणजेच डिटेक्शन सेन्सिटिव्हिटी, निर्धारित करतो.

४. विशिष्ट शोधन संवेदनशीलता हा एक वैशिष्ट्यपूर्ण पॅरामीटर आहे जो डिटेक्टरच्या प्रकाशसंवेदनशील पदार्थाची अंगभूत वैशिष्ट्ये दर्शवतो. हे ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरद्वारे मोजता येणारी सर्वात कमी आपाती फोटॉन प्रवाह घनता दर्शवते. त्याचे मूल्य मोजल्या जाणाऱ्या प्रकाश सिग्नलच्या तरंगलांबी डिटेक्टरच्या कार्य परिस्थितीनुसार (जसे की सभोवतालचे तापमान, लागू केलेला बायस, इत्यादी) बदलू शकते. डिटेक्टरची बँडविड्थ जितकी जास्त, ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरचे क्षेत्रफळ जितके मोठे, नॉईज इक्विव्हॅलेंट पॉवर (NEP) तितकी कमी आणि विशिष्ट शोधन संवेदनशीलता तितकीच जास्त असते. डिटेक्टरची विशिष्ट शोधन संवेदनशीलता जितकी जास्त असेल, तितका तो खूपच कमकुवत ऑप्टिकल सिग्नल शोधण्यासाठी योग्य असतो.

५. क्वांटम कार्यक्षमता Q हे ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरचे आणखी एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्यपूर्ण पॅरामीटर आहे. याची व्याख्या अशी केली जाते की, डिटेक्टरमधील फोटॉनद्वारे निर्माण झालेल्या मोजता येण्याजोग्या 'प्रतिसादांची' संख्या आणि प्रकाशसंवेदनशील पदार्थाच्या पृष्ठभागावर पडणाऱ्या फोटॉनची संख्या यांचे गुणोत्तर म्हणजे क्वांटम कार्यक्षमता होय. उदाहरणार्थ, फोटॉन उत्सर्जनावर कार्य करणाऱ्या प्रकाश सिग्नल डिटेक्टरसाठी, क्वांटम कार्यक्षमता म्हणजे प्रकाशसंवेदनशील पदार्थाच्या पृष्ठभागावरून उत्सर्जित झालेल्या फोटोइलेक्ट्रॉनची संख्या आणि पृष्ठभागावर प्रक्षेपित झालेल्या मोजलेल्या सिग्नलच्या फोटॉनची संख्या यांचे गुणोत्तर होय. प्रकाशसंवेदनशील पदार्थ म्हणून pn जंक्शन सेमीकंडक्टर पदार्थ वापरणाऱ्या ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरमध्ये, मोजलेल्या प्रकाश सिग्नलद्वारे निर्माण झालेल्या इलेक्ट्रॉन-होल जोड्यांच्या संख्येला पडणाऱ्या सिग्नल फोटॉनच्या संख्येने भागून डिटेक्टरच्या क्वांटम कार्यक्षमतेची गणना केली जाते. ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरच्या क्वांटम कार्यक्षमतेचे आणखी एक सामान्य सादरीकरण म्हणजे डिटेक्टरची रिस्पॉन्सिव्हिटी Rd होय.

६. प्रतिसाद वेळ हा मोजलेल्या प्रकाश सिग्नलच्या तीव्रतेतील बदलाला ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरच्या प्रतिसादाचा वेग दर्शवणारा एक महत्त्वाचा पॅरामीटर आहे. जेव्हा मोजलेला प्रकाश सिग्नल प्रकाश स्पंद (light pulse) स्वरूपात मॉड्युलेट केला जातो, तेव्हा डिटेक्टरवर त्याच्या क्रियेमुळे निर्माण झालेल्या स्पंद विद्युत सिग्नलची तीव्रता एका विशिष्ट प्रतिसाद वेळेनंतर संबंधित 'शिखरापर्यंत' (peak) 'वाढणे' आवश्यक असते, आणि त्या 'शिखरावरून' प्रकाश स्पंदाच्या क्रियेनुसार सुरुवातीच्या 'शून्य मूल्यावर' (zero value) परत खाली येणे आवश्यक असते. मोजलेल्या प्रकाश सिग्नलच्या तीव्रतेतील बदलाला डिटेक्टरच्या प्रतिसादाचे वर्णन करण्यासाठी, आपाती प्रकाश स्पंदामुळे निर्माण झालेल्या विद्युत सिग्नलची तीव्रता त्याच्या १०% या सर्वोच्च मूल्यावरून ९०% पर्यंत वाढण्याच्या वेळेला 'वाढीची वेळ' (rise time) म्हणतात, आणि विद्युत सिग्नल स्पंद तरंगरूप (waveform) त्याच्या ९०% या सर्वोच्च मूल्यावरून १०% पर्यंत खाली येण्याच्या वेळेला 'घटीची वेळ' (fall time) किंवा 'ऱ्हासाची वेळ' (decay time) म्हणतात.

७. प्रतिसाद रेषीयता हा आणखी एक महत्त्वाचा वैशिष्ट्यपूर्ण मापदंड आहे, जो ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरचा प्रतिसाद आणि आपाती मोजलेल्या प्रकाश सिग्नलची तीव्रता यांच्यातील कार्यात्मक संबंधाचे वर्णन करतो. यासाठी आउटपुटची आवश्यकता असतेऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरमोजलेल्या ऑप्टिकल सिग्नलच्या तीव्रतेच्या एका विशिष्ट मर्यादेत समानुपाती असणे. सामान्यतः असे परिभाषित केले जाते की, इनपुट ऑप्टिकल सिग्नल तीव्रतेच्या निर्दिष्ट मर्यादेतील इनपुट-आउटपुट रेषीयतेपासूनचे टक्केवारीतील विचलन हे ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्टरची प्रतिसाद रेषीयता असते.