緊湊型光電探測器的設計及其在短脈沖激光探測器中的應用

摘 要：文章利用高速光電二極管設計了一種緊湊型光電探測器，并且將這種光電探測其應用到短脈沖激光的激光脈沖形狀和脈寬的診斷之中，準確的測量了短脈沖激光的脈沖形狀和脈沖寬度。

關鍵詞：高速光電二極管；光電探測器

引言

長壽命的半導體激光器和低損耗的石英光纖的成功研制以及相應技術的發展與成熟，促使了光纖通訊領域的誕生，并且取得了極其重要的成果。尤其近年來，數字光纖通信系統正朝著遠距離、高速、超高速光纖傳輸和超大容量等方向發展，使得光通信系統對光發射和接收器的性能的要求越來越高。同時，因為光纖末端輸出的光信號通常是微弱的，各種噪聲的干擾直接影響有用信號的測量精度，這就要求光電探測器在所用的光源的發射波長范圍內具有快的響應速度、高相應度和小的附加噪聲且能處理所需要的數據的足夠的帶寬。相對于傳統的光電探測器，高速光電二極管探測器由于在響應速度和靈敏度特性上的優勢，使其完全符合在長距離高速數字通信系統中的探測之用[1]。本文正是基于高速光電二極管的上述優勢，設計了一種緊湊型的光電探測器，并且將其應用于短脈沖激光器光脈沖的探測和診斷領域，取得了比較理想的結果。

1 設計原理和產品

本文所設計的緊湊型光電探測器其核心部件是高速光電二極管。圖1a所示的是光電探測器的電路原理圖。其中高速光電二極管的工作模式包括兩種，即光導模式和光伏模式，在本文的設計方案中，選擇的是光導模式。處于光導模式時，當光照射在有效探測區域時就會產生光電流，經過負載轉變為輸出的電壓信號。圖1b所示的是基于上述原理設計的最終的緊湊型光電探測器的實物圖片，具體特征和尺寸已經在圖片中表示出來。

圖1a 光電探測器原理圖 圖1b 緊湊型光電探測器實物圖

2 應用及測試結果

利用上述設計的緊湊型光電探測器對短脈沖激光的脈沖脈寬及形狀。這里所使用的用于顯示信號的儀器為Tektronix 公司出品的示波器，型號為TDS 3054C，具有500 MHz的帶寬和 5 GS/s 的采樣率。注入光信號的激光器為鐳寶光電技術有限公司生產的脈沖納秒Nd：YAG固體激光器。探測時采用的輸出波長為532 nm。如圖3所示，為經過示波器所采集到的脈沖光信號的實時形狀。可見該注入光信好的脈沖半高寬度約為 8 ns，同時可以非常清楚的觀測到這個光脈沖中包含著許多小峰，而這些代表激光在諧振腔中增益的過程[2]。

圖3 納秒激光脈沖的實測圖像

3 結束語

本文利用高速光電二極管設計了一種緊湊型光電探測器，并將該光電探測器應用于脈沖納秒激光發射的短光脈沖的脈寬和形狀診斷?？梢苑浅蚀_的測量出激光脈沖的脈沖寬度和脈沖形狀。該探測器設計簡單，測試性能可靠，并且體積小巧，對與高速光電探測領域具有一定的應用價值。

參考文獻

[1]劉彬，張秋嬋.光電檢測前置放大電路的設計[J].燕山大學學報， 2003，27（3）：193-196.

[2]王高.窄脈沖激光波長測試技術研究[D].太原：中北大學，2005.