Фотоприемники на основе внутреннего фотоэффекта

При использовании фотоприемников в качестве измерительных преобразователей в СИ энергетических параметров лазерного излучения важным моментом является согласование ФП с электронной схемой преобразования электрического сигнала измерительной информации. Обычные схемы включения ФП представлены на рис. 2. Фотоэлементы включаются в схему аналогично фотодиодам. Обычно ФП включают последовательно с нагрузкой Rн и источником питания Е. В зависимости от подключения «земляной» точки и сопротивления нагрузки сигнал ФП может быть получен как положительной (рис. 2,а,д), так и отрицательной (рис. 2,б, г) полярности. ФР включают в электрическую цепь так же, как н ФД. Для получения сигнала положительной полярности с ФЭУ можно подключить нагрузку в разрыв между одним из последних динодов и точкой подключения делителя к этому диноду. В этом случае чувствительность ФЭУ несколько ниже, чем при обычном включении, так как отсутствует усиление в последних каскадах.

Конденсатор Сбл во всех случаях включается для уменьшения внутреннего сопротивления источника питания при импульсном сигнале. Обычно емкость Сбл выбирается довольно большой 0,01—1 мкф. Такие конденсаторы имеют паразитные индуктивности, и включение их в оконечных каскадах ФЭУ (см. рис. 2,в) может приводить к снижению быстродействия. Поэтому при работе в наносекундном диапазоне длительностей к указанным Сбл следует подключать параллельно небольшие малоиндуктивные емкости для обеспечения прохождения импульсов с короткими фронтами. Увеличение быстродействия ФЭУ достигается индивидуальным подбором режима питания, изменением сопротивлений делителя. При этом учитываются конструктивные особенности и несовершенства конкретного экземпляра ФЭУ. С помощью подбора режима питания добиваются и оптимизации отношения сигнал-шум.

Фотодиоды могут использоваться как в фотодиодном (с питанием), так и в фотовольтаическом (без питания) режиме. В СИ энергетических параметров обычно используют фотодиодный режим, так как при этом диапазон линейности и быстродействие гораздо больше, чем в фотовольтаическом режиме, важное значение для работы СИ энергетических параметров лазерного излучения имеет согласование с электронной схемой.

Для получения на нагрузке Rн сигнала, амплитуда которого пропорциональна энергии импульсного излучения, параллельно ей включают конденсатор Сн таким образом, чтобы постоянная времени ф=RэCн была больше длительности импульса излучения (здесь Rэ Ї эквивалентное сопротивление, составленное из параллельно подключенных Rн, внутреннего сопротивления ФП и входного сопротивления устройства преобразования .электрического сигнала).

Для получения на нагрузке Rн сигнала, амплитуда которого пропорциональна мощности импульсного излучения, выбирают с помощью параметров схемы постоянную времени фотоприемного устройства меньше длительности импульса, чтобы импульсный электрический сигнал воспроизводил форму оптического сигнала.

Для измерения мощности лазерного излучения в непрерывном режиме могут быть использованы как вакуумные, так и полупроводниковые ФП. В этом случае не требуется их высокого быстродействия, как в импульсном режиме. Важную роль при этом играют такие параметры, как чувствительность, уровень шума, нестабильность самих ФП, так как в непрерывном режиме техника измерений электрических сигналов хорошо отработана и на точность измерений метрологические свойства системы обработки и регистрации информации оказывают незначительное влияние.

Схема измерения энергетических параметров лазерного излучения в работе представлена на рис.1

Рис.1 Схема для фотоэлектрического измерения энергетических параметров

1- лазер; 2- светофильтр; 3- положительная линза; 4- матовое стекло; 5-фотоприемник; 6-усилитель; 7-осцилограф.

Познавательно о обучении:

Новое экономическое образование 21 века
Реформы в России нуждаются в выработке и развитии нового экономического мышления, в качественном прорыве в уровне экономического образования. Все еще сказываются традиции советского периода, когда экономические исследования и дисциплины были оторваны от мировой науки, а сама экономическая теория ос ...

Гиподинамия и ее негативное влияние на растущий организм учащихся
Одним из ведущих механизмов, формирующих общие характерные особенности организма при отклонениях в состоянии здоровья, является сниженная двигательная активность. Она может быть как в форме недостаточности общей суммы активности, так и в виде ограниченности интенсивных нагрузок развивающего характе ...

Контроль знаний и умений учащихся по физике
Контроль знаний и умений учащихся является важным звеном учебного процесса, от правильной постановки которого во многом зависит успех обучения. Выделяют следующие цели контроля знаний и умений учащихся: – диагностирование и корректирование знаний и умений учащихся; – учет результативности отдельног ...