Устройство для регистрации световых импульсов Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

, Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотометрам, и может-быть использовано для регистрации световых импульсов в различных областях оптоэлектроники.

Цель изобретения - повышение чувствительности регистрации и стабилизации ее в.течение всего рабочего ин- тердала времени, а также обеспечение возможности аналогового приема сигналов и измерения их мощности.

На чертеже дана функциональная схема устройства регистрации световых импульсов.

Устройство содержит лавинный ВДП- фотоприемник 1, соединенный с предварительным усилителем 2, детектор 3, фильтр 4 нижних частот, импульсный источник 5 питания МДП-фотоприемниКа с регулируемой крутизной нарастания напряжения, генератор 6 запускающих импульсов, соединенный с входом за

пуска источника 5, и регулирующее- устройство 7. При этом управляющий вход источника 5 питания соединен с выходом предусшштеля 2 через последовательно включенные детектор 3, фильтр 4 нижних частот и регулирующее устройство 7.

Лавинный МДП-фотоприемник изготавливается на основе традиционной структуры Si - SiO с толстым диэлектриком (1000 А). В качестве предуси- лителя используется широкополосный усилитель с верхней границей 10- 100 ;МГц в зависимости от диапазона длительностей регистрируемых световых импульсов, В качестве детектора используется амплитудный детектор, а фильтр нижних частот имеет частоту среза, на 1-2 порядка меньшую верхней границы полосы пропускания предуси- лителя. Источник питания представляет собой электронную схему, формирующую электрические импульсы посредством зарядки эталонной емкости током регулируемой величины, которая задается величиной напряжения, снимаемого с выхода фильтра 4, причем увеличение этого напряжения снижает величину тока и наоборот. В качестве генератора запускающих импульсов может использоваться, например, серийный генератор.

Устройство работает следующим образом.

На лавинный МДП-фотоприемник 1 подается импульс питающего напряжения от источника 5, создающий в приповерхностной области полупроводника электрическое поле, достаточное для развития лавинного процесса. Шумовой сигнал, снимаемый с нагрузки фотоприемника. 1, усиливается предусшштелем 2, проходит через детектор 3, фильтр 4 нижних частот и регулирующее устройство 7, которое в простейшем случае представляет собой переменный резистор, и поступает на регулирующи вход источника 5 питания. Величина тока зарядки эталонной емкости источника питания на первом участке выби рается в соответствии с требуемой величиной коэффициента умножения и чувствительности фотоприемника, а на втором участке регулируется прошедшим через детектор и фильтр шумовым сигналом. Увеличение амплитуды шума увеличивает напряжение на выходе фильтра 4 и уменьшает ток зарядки

,-

5

Q

эталонной емкости, что приводит к уменьшению крутизны. Уменьшение скорости роста напряжения приводит к снижению напряженности поля в полупроводнике, уменьшению лавинного тока и снижению шумов. Задающим генератором 6 устанавливаются длительности первого и второго участков, а также частота включения приемника.

Изобретение позволит стабилизировать на оптимальном уровне чувствительность в течение всего рабочего интервала времени, что повышает на- дежность регистрации оптической информации, содержащейся в случайных импульсах света и в последовательности импульсов света малой мощности, увеличивает максимально допустимую мощность последовательностей световых импульсов, а также позволит перейти от регистрации световых импульсов к измерению их мощности, т.е. к аналоговому приему оптической информации; Расчет и эксперименты показывают, что для МДП-структур, изготов-- ленных прогрессивным технологиям сухого и хлорного окисления для рабочих интервалов времени 10 мс, изменение коэффициента умножения за счет накопления заряда на границе раздела диэлектрик - полупроводник достигает 3-4 раз, а для МДП-струк- ТУР, работающих в режиме предельных 5 коэффициентов умножения (10 -10 ) - в 10 раз и более.

0

40

45

50

55

Таким образом, чувствительность устройства во всем рабочем интервале времени может быть повещена не менее, чем в 3 - 4 раза, а на лавинных МДП- структурах, работающих в режиме предельных коэффициентов умножения (10 -10 ), - до 10 раз. Нестабильность чувствительности в рабочем интервале времени, которая составляет при изменении коэффициента умноже-, ния 50-75%, при использовании изобретения может быть улучшена до 5 - 10%. Это позволяет использовать фото- приемнтс не только в режиме двоичного приема оптической информации (1 - О), когда наличие или отсутствие светового сигнала определяют по превышению фотооткликом определенного порога, но и для аналогового приема информации, т.е. для измерения мощности падающего импульса.

Формула изобретени

Устройство для регистрации световых импульсов, содержащее лавинный ЭДП-фотоприемник, соединенный с предварительным усилителем, импульсный источник питания фотоприемника и генератор импульсов, соединенный с входом запуска источника питания, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности регистрации и стабилизации ее в те1474480

чение всего рабочего интервала времени, в него введены детектор, фильтр нижних частот и регулирующее устройство, а источник питания фотоприемника выполнен в виде источника с управляемой крутизной нарастания напряжения, при этом управляющий вход источника питания через последовательно соединенные регулирующее устройство, фильтр нижних частот и детектор подключен к выходу предварительного усилителя.

Изобретение относится к области измерительной техники и, в частности, к фотометрам. Целью изобретения является повышение чувствительности регистрации световых импульсов и стабилизация ее в течение всего рабочего интервала времени, а также обеспечение возможности аналогового приема сигналов и измерения их мощности. В устройство для регистрации световых импульсов, содержащее лавинный МДП-фотоприемник, соединенный с предусилителем импульсный источник питания лавинного МДП- фотоприемника, генератор запускающих импульсов, соединенный с входом запуска источника питания фотоприемника, введены детектор, фильтр нижних частот и регулирующее устройство.При этом источник питания выполнен в виде источника импульсного напряжения с электронно управляемой крутизной нарастания напряжения. Управляющий вход источника соединен с выходом предусилителя через детектор, фильтр нижних частот и регулирующее устройство. Таким образом, производится автоматическая регулировка крутизны нарастания напряжения на фотоприемнике по амплитуде шума на нагрузке МДП-структуры. Это приводит к стабилизации коэффициента умножения носителей тока и, соответственно, амперваттной и пороговой чувствительности во всем рабочем интервале времени. 1 ил.