当使用光电二极管检测器(例如 PD300 或 IS6-D-VIS)测量平均功率时,最大功率或饱和功率由光电二极管在仍保持线性的情况下可以产生的最大光电流决定。 裸硅光电二极管的饱和功率通常为 3mW。 以滤波器的形式或通过使用积分球来增加衰减自然会增加传感器整体的饱和功率。
用于遥感应用的 VCSEL 的需要测量脉冲操作期间的平均功率。 当测量脉冲激光的平均功率时,另一种机制也可能影响光电二极管的线性度。
一、什么是饱和度?
饱和度是指当入射功率超过一定限度时灵敏度(每单位功率的电流)的降低。
二、CW 光电二极管饱和度饱和度
是指当⼊射功率超过一定限度时灵敏度(每单位功率的电流)的降低,当光电二极管受到连续激光辐射照射时,载流子(电子和空子)的生成速率稳定,光电二极管内部存在的电场导致电子和空穴向阳极和阴极的不同方向漂移,从而产生由显示单元测量的光电流。这些载流子中的一小部分在离开光电二极管之前会重新结合,因此对测量的光电流没有贡献。当光电流达到约1mA时,显示单元的负载电阻上的电压开始与分离的光生电荷之间的电势竞争。光电二极管的内部电势不足 以推动额外的电流通过电路,并且光电二极管响应变得饱和。ophir的光电二极管传感器的最大功率规格就是出于这种考虑而得出的。
三、短激光脉冲导致光电二极管饱和
当测量激光脉冲的平均功率时,如果所有光生电荷有效地退出光电二极管并贡献可测量的电流而不在设备中经历复合,则测量将是准确的。光电二极管的放电时间⽐实际激光脉冲宽度更相关,而实际激光脉冲宽度通常要短得多。当光生电荷密度接近某个特定器件值并开始增加复合率时,就会发生饱和。发生饱和时的激光脉冲能量主要取决于光电二极管的响应时间,因为它决定了电荷载流子在彼此重新结合之前离开光电二极管的速度。另一个重要因素是偏置电压。施加到光电二极管的负偏压将增加分离的光生电荷的有效电势,并使电荷载流子更快地离开光电二极管。这增加了光电二极管响应时间和饱和脉冲能量。
四、PD300
PD300-UV 和 PD300-IR 使用 SpectraPhysics VGEN 脉冲激光器在 1064nm 和 532nm 进行测试。结果如下表所示。对于每个脉冲能量,我们⽐较了使用和不使用固定 50% 滤波器的读数。饱和的标准是在没有滤波器的情况下测量的功率相对于基于使用滤波器进行的测量的预期读数下降2%。
对于微秒和毫秒范围内的较短脉冲,饱和行为向 CW 方向移动,其中瞬时功率决定饱和。对于飞秒范围内的超短脉冲,其它机制可能会影响饱和度。
五、其它光电二极管传感器的饱和能量
通过测量基本光电二极管的饱和脉冲能量,我们能够通过考虑每个传感器中存在的不同衰减来计算所有其他光电二极管功率计的饱和脉冲能量。传感器波脉冲宽度例如,测量高达 30W 的 IS6-D-VIS 积分球相对于测量高达 3mW 的光电二极管而言,有效衰减为 10,000。因此它的饱和脉冲能量将高出一万倍。使用脉冲激光器时,重要的是要确保平均功率和脉冲能量不超过最大值。
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