如何選擇合適的光電二極管傳感器

轉(zhuǎn)自MKS光學(xué)與運(yùn)動(dòng)控制

這篇文章旨在幫助您了解 Ophir 提供的數(shù)十種用于測(cè)量光功率的光電二極管傳感器型號(hào)，讓您能夠?yàn)槟膽?yīng)用選擇適合的傳感器。

光電二極管通常用于低功率光源（毫瓦級(jí)），限于某些波長范圍。與熱功率傳感器相比，光電二極管傳感器的主要優(yōu)勢(shì)是響應(yīng)速度快，并且能夠測(cè)量非常低的功率而不產(chǎn)生熱噪聲。

Ophir 產(chǎn)品分類里定義了三個(gè)類別的光電二極管功率傳感器：1) 標(biāo)準(zhǔn)光電二極管  2) 積分球 3) 特殊光電二極管。

標(biāo)準(zhǔn)光電二極管類別包含所有可用于測(cè)量小直徑低發(fā)散角光源的傳感器，這些光源的功率范圍為 300 fW 至 3W，波長范圍為 193 nm 至 1800 nm。

積分球類別包含所有基于積分球原理的傳感器。這些傳感器能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)光電二極管無法進(jìn)行的測(cè)量，例如：測(cè)量高度發(fā)散光束、測(cè)量大于 3W（最高 30W）的功率、測(cè)量大直徑光束。積分球的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)測(cè)量，下文相關(guān)內(nèi)容中會(huì)進(jìn)行說明。

最后，特殊光電二極管專為無法使用標(biāo)準(zhǔn)光電二極管和積分球的特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)。這些應(yīng)用包括：用于顯微鏡設(shè)置的傳感器、條形碼激光測(cè)量、用于寬帶光源或多波長光源的平坦響應(yīng)光電二極管、眼睛響應(yīng)度，等等。

一些光電二極管傳感器也用于測(cè)量激光能量和輻照度，我們會(huì)在其他文章中介紹。

標(biāo)準(zhǔn)光電二極管傳感器

如上文所述，這個(gè)類別指用于半導(dǎo)體激光功率測(cè)量的傳感器。如果您需要測(cè)量功率范圍為 00 fW 至 3 W 的低發(fā)散角光源（<15 度），那么您可以考慮這個(gè)類別。選擇標(biāo)準(zhǔn)基于以下應(yīng)用參數(shù)：

l 光束尺寸

l 波長

l 功率范圍

l 功率密度

l 能量密度（適用于脈沖激光器）

l 脈沖寬度（適用于脈沖激光器）

l 重復(fù)頻率（適用于脈沖激光器）

l 尺寸限制（選擇長方形、圓形或超薄型傳感器）

因此，在選擇傳感器時(shí)，您需要確保您選擇的傳感器的規(guī)格滿足您的所有需求。使用 Ophir 傳感器查找工具可以輕松完成這一任務(wù)，該應(yīng)用程序?qū)⑻峁┻m合您需求的傳感器的列表

積分球傳感器

如果您的應(yīng)用具有以下特征之一，那么您應(yīng)該在這個(gè)類別中尋找正確的傳感器：

l 發(fā)散光束（發(fā)散角大于 15 度，最高 ±85 度！）

l 需要很高的空間和/或角度均勻度，即，用于掃描光束（例如激光雷達(dá)應(yīng)用）。

l 大直徑光束（最高 63.5 mm）

l 功率高于 3 W

l 需要在測(cè)量功率的同時(shí)測(cè)量其他參數(shù)（脈沖寬度、重復(fù)頻率、光譜）。

l 尺寸限制

上一個(gè)部分中給出的所有應(yīng)用參數(shù)也適用于積分球，傳感器查找工具應(yīng)用程序可用于排除不滿足這些要求的積分球。在使用傳感器查找工具進(jìn)行初始搜索之后，需要額外的選擇步驟對(duì)推薦的積分球進(jìn)行細(xì)化。在第二個(gè)階段，應(yīng)根據(jù)以下參數(shù)來選擇正確的積分球：

l 光源的發(fā)散角：
積分球傳感器分為兩個(gè)系列，分別為準(zhǔn)直光束和發(fā)散光束而設(shè)計(jì)，產(chǎn)品名稱中的“C"代表準(zhǔn)直（<15 度），“D"代表發(fā)散。請(qǐng)注意，不同的積分球設(shè)計(jì)可支持不同的發(fā)散角度。

l 其它測(cè)量需求（進(jìn)行光譜測(cè)量或者需要測(cè)量脈沖寬度或重復(fù)頻率時(shí)，可能需要相關(guān)配件）。

l 尺寸限制。

在采取這些步驟之后，您可獲得您需要的積分球的部件號(hào)和相關(guān)配件的部件號(hào)。

特殊光電二極管傳感器

這個(gè)類別當(dāng)前包含 4 種傳感器：

l 寬帶傳感器：這些傳感器在較大的波長范圍內(nèi)具有平坦響應(yīng)。這在許多應(yīng)用中很有用，例如：寬帶光源測(cè)量（例如 LED）、測(cè)量同時(shí)入射多個(gè)激光波長的系統(tǒng)。

l 顯微鏡載玻片傳感器：這種傳感器設(shè)計(jì)為顯微鏡載玻片的尺寸，主要用于測(cè)量高數(shù)值孔徑顯微鏡物鏡（即使是油/水浸物鏡）的焦平面上的熒光激發(fā)光源。因?yàn)檫@種傳感器的響應(yīng)度對(duì)角度的依賴性很低，所以它還可用于測(cè)量光纖輸出等小發(fā)散光源。

l CIE 傳感器：這些傳感器的響應(yīng)度曲線類似于人類的眼睛，用于以（勒克司）為單位來測(cè)量光，這種傳感器的應(yīng)用之一是用于眼睛安全測(cè)量 。

l 掃描激光傳感器：這種傳感器能夠測(cè)量在傳感器上入射時(shí)間很短的移動(dòng)光束的功率（低至 13 µs）。  這通常用于條形碼掃描儀激光器的測(cè)量。                  

結(jié)語

總的來說，當(dāng)您需要使用光電二極管傳感器來測(cè)量光源的功率時(shí)，首先了解它所屬的類別，然后使用傳感器查找工具來獲得可用于您的應(yīng)用的傳感器的列表，如果需要，可對(duì)推薦的傳感器的列表進(jìn)行細(xì)化，以找到適合您的需求的積分球。在某些情況下，您可以使用為您的應(yīng)用量身定制的特殊光電二極管傳感器。

森泉為您的科研事業(yè)添磚加瓦：

1）  激光控制：激光電流源、激光器溫控器、激光器控制、伺服設(shè)備與系統(tǒng)等等

2）  探測(cè)器：光電探測(cè)器、單光子計(jì)數(shù)器、單光子探測(cè)器、CCD、光譜分析系統(tǒng)等等

3）  定位與加工：納米定位系統(tǒng)、微納運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、多維位移臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、微型操作器等等

4）  光源：半導(dǎo)體激光器、固體激光器、單頻激光器、單縱模激光器、窄線寬激光器、光通訊波段激光器、CO2激光器、中紅外激光器、染料激光器、飛秒超快激光器等等

5）  光機(jī)械件：用于光路系統(tǒng)搭建的高品質(zhì)無應(yīng)力光機(jī)械件，如光學(xué)調(diào)整架、鏡架、支撐桿、固定底座等等

6）  光學(xué)平臺(tái)：主動(dòng)隔振平臺(tái)、氣浮隔振臺(tái)、實(shí)驗(yàn)桌、剛性工作臺(tái)、面包板、隔振、隔磁、隔聲綜合解決方案等等

7）  光學(xué)元件：各類晶體、光纖、偏轉(zhuǎn)鏡、反射鏡、透射鏡、半透半反鏡、濾光片、衰減片、玻片等等

8） 染料：激光染料、熒光染料、光致變色染料、光致發(fā)光染料、吸收染料等等