UPD**快光電探測器的功率密度計算

在使用alphalasupd**快光電探測器時，對于所有遇到光電探測器沒有信號或信號非常小這種問題的客戶，經(jīng)過事實證明，沒有任何例外的原因都是落在光電探測器芯片敏感區(qū)的輸入光功率太低。
用功率僅為1 mw的633nm激光對upd-50-sp進行測試。首先，我們參考upd**快光電探測器upd-50-sp的靈敏度曲線。在633nm，靈敏度為0.5 a/w（或0.5 ma/mw）。因為具有1mw的光功率，所以將僅產(chǎn)生0.5ma的光電流。這個光電流將在快速示波器的50歐姆輸入阻抗上產(chǎn)生0.5 ma*50歐姆=25 mv的電壓降。這就是應(yīng)該期待的信號。
對于pulsed信號（如短激光脈沖），電壓幅度會較低，因為連接光電探測器和示波器的50歐姆阻抗電纜和高帶寬示波器的50歐姆阻抗輸入構(gòu)成了2:1的分壓器，所以我們只能得到上述計算幅度的一半（12.5 mv）。*的靈敏度值僅在1 mw的全部光功率落在光電探測器的感光區(qū)時有效（alphalas upd-50-sp的直徑為100 μm，但可能較小，較快的光電探測器的直徑為30 μm）。我們不能簡單地把光電探測器放在633nm的光束中（通常有1毫米的直徑），并期望根據(jù)上述計算得到一個信號。實際上，信號將由激光束的面積和光電探測器敏感區(qū)的比例決定。這是一個系數(shù)：（1毫米/0.1毫米）2=100（非常不準(zhǔn)確的估計，因為激光束有一個高斯強度分布）。因此，信號將是：25 mv/100 = 0.25 mv而已。大多數(shù)示波器不能檢測到這樣的低電平信號，所以客戶就得到了光電探測器沒有信號的結(jié)果。
再舉一個如何計算信號振幅的例子：
通過使用靈敏度曲線并假設(shè)光束截面與光電探測器的小敏感區(qū)相匹配（請參考數(shù)據(jù)表）： 讓一個波長為500nm、峰值功率為0.1w的光脈沖落在upd**快光電探測器upd-300-sp的敏感區(qū)內(nèi)。根據(jù)靈敏度曲線，其靈敏度為0.23 a/w。那么，峰值電流將是0.023 a。在50 ohm歐姆終端（例如示波器的輸入）上，這個電流將導(dǎo)致0.023 a*50歐姆=1.15 v的電壓信號。
上述計算輸出信號的方法是正確的，前提是：
a）光電探測器的帶寬有限，光脈沖沒有被整合。例如，如果有一個10ps長的脈沖，而光電探測器的*fwhm響應(yīng)是100ps，那么光信號將被光電探測器強烈地積分，導(dǎo)致比上面計算的振幅大約低10倍；
b) 使用與光電探測器帶寬相比帶寬較小的示波器，情況也是如此。如果光電探測器有10ghz的帶寬，但在一個1ghz的示波器上觀察脈沖，來自光電探測器的信號將被強烈地整合（大約10倍）。1 ghz的示波器上觀察脈沖，來自光電探測器的信號將被強烈整合（大約10倍），導(dǎo)致振幅大大降低。關(guān)于損壞閾值也必須被考慮到（請參考相應(yīng)的文件）。
從光電探測器得到的信號很小或沒有時的解決方案：
a) 用透鏡聚焦激光束，使全光功率落在光電探測器的敏感區(qū)域。但是，這里需要特別注意，不要**過光電探測器的功率極限（對于這個特定的光電探測器upd-30-vsg-p來說，它是： 脈沖寬度>1 ns的連續(xù)光到脈沖光： 5 mw；只有脈沖，< 1 ns：50 mw。).對于具有良好光束質(zhì)量（m2<2）的cw激光，還有一個危險是，即使是非常低的功率，當(dāng)非常緊密地聚焦時，也會對光電探測器造成熱損傷。如果在633nm處聚焦一束10mw的光，接近衍射極限（比如說直徑約為2微米），功率密度將是：10e-3 w/ 3.14*1e-8cm2 = 320 kw/cm2。這種巨大的功率密度可能會融化或局部破壞光電探測器的半導(dǎo)體芯片。
b) 將光電探測器安裝在xyz平移狀態(tài)，以使光電探測器的微小敏感區(qū)與聚焦激光束的焦點相匹配。請注意：在短脈沖的情況下，由于光電探測器和示波器的積分會降低計算出的峰值電壓振幅。當(dāng)然，需要確保電源的連接（或安裝電池），以提供光電探測器的偏壓，并檢查所有電纜是否正常工作。同樣，對于光纖耦合光電探測器（如upd-15-ir2-fc，光纖模場直徑只有9μm），需要提供足夠的光功率耦合到單模光纖，從而避免從光電探測器得到的信號很小或沒有。
綜上所述，請按照以下步驟來計算預(yù)期的信號峰值：
1.根據(jù)靈敏度曲線，計算出峰值光電流ip，方法是將感興趣的波長處的靈敏度a/w乘以預(yù)期（或已知）峰值功率w。
2.將峰值光電流ip乘以50歐姆（對于短脈沖，除以2）。結(jié)果就是示波器屏幕上觀察到的峰值電壓信號。
3.考慮到脈沖寬度、光電探測器的帶寬和示波器的帶寬。
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