Photorécepteurs HCA-S en silicium et InGaAs

Le choix du détecteur doit avant tout se faire en fonction de la longueur d’onde de fonctionnement et de la responsivité requise. Les versions Si couvrent 320–1060 nm à 20 MHz, ou 320–1000 nm à 200 et 400 MHz, avec des sensibilités maximales typiques de 0,6 A/W à 920 nm ou de 0,55 A/W à 800 nm. Les modèles InGaAs couvrent 900–1700 nm et offrent une sensibilité typique de 0,95 A/W à 1550 nm, ce qui les rend adaptés aux longueurs d’onde courantes du proche infrarouge et des télécommunications. Le HCA-S-20M-BSI-FST étend la couverture à 200–1100 nm avec une sensibilité typique de 0,73 A/W à 1010 nm. En pratique, commencez par choisir le matériau du détecteur, puis comparez la bande passante, la surface active, la NEP et les limites de puissance optique.

Les modèles 20 MHz conviennent aux applications où un gain de transimpédance plus élevé est plus important qu’une réponse à l’échelle de la nanoseconde ; ils offrent 1 × 10⁵ V/A avec un temps de montée/descente de 18 ou 19 ns. Les variantes 200 MHz ramènent le gain à 2 × 10⁴ V/A et fournissent une réponse de 1,8 ns. Les modèles 400 MHz offrent une réponse de 1,0 ns avec un gain de 5 × 10³ V/A. L’augmentation de la bande passante accroît la NEP spécifiée, mais augmente aussi la puissance de saturation optique linéaire disponible, jusqu’à 400 µW pour le modèle Si 400 MHz. Le choix doit donc prendre en compte la vitesse des fronts d’impulsion, la puissance optique, l’amplitude de tension requise et la bande passante analogique de l’instrument connecté.

L’entrée FST convient aux faisceaux en espace libre et aux montages sur banc optique pouvant nécessiter des lentilles, des tubes, des composants de système cage ou des adaptateurs de fibre interchangeables. Elle utilise une bride filetée 1.035″-40 et peut recevoir des adaptateurs FC ou FSMA en option. Le couplage via un adaptateur est moins critique avec des détecteurs de plus grande taille, comme le détecteur Si de 3 mm et le détecteur InGaAs de 0,5 mm utilisés dans les modèles 20 MHz. Les détecteurs InGaAs de 0,3 mm des versions FST 200 et 400 MHz exigent un alignement plus précis, tandis que les modèles FC fixes correspondants utilisent une lentille sphérique intégrée adaptée aux cœurs de fibre jusqu’à 62,5 µm. Choisissez la version FC fixe lorsque la priorité est un couplage fibre répétable, et la version FST lorsque la flexibilité de configuration optique est plus importante.

La sortie BNC est conçue pour une charge de 50 Ω et doit être terminée en 50 Ω au niveau de l’instrument de réception. Le gain indiqué, la plage de sortie et les valeurs de bruit sont basés sur cette terminaison ; une autre charge peut donc ne pas reproduire le comportement électrique spécifié. Selon le modèle, la plage de sortie linéaire est de ±1,0, ±1,2 ou ±1,5 V ; elle doit être vérifiée par rapport à la plage d’entrée de l’oscilloscope ou du convertisseur A/N. Un câble RF 50 Ω permet l’adaptation d’impédance et aide à limiter les réflexions ainsi que les interférences électromagnétiques aux fréquences élevées. La longueur du câble doit rester adaptée à la bande passante requise, en particulier avec les modèles 200 et 400 MHz.

La puissance de saturation optique définit le niveau d’entrée approximatif pour une amplification linéaire et ne correspond pas à la limite absolue d’endommagement du détecteur. Les valeurs de saturation linéaire vont de 20 µW pour le modèle InGaAs 20 MHz à 400 µW pour le modèle Si 400 MHz, chaque valeur s’appliquant à la longueur d’onde de référence indiquée. Les limites absolues d’entrée optique CW sont de 6 mW pour le HCA-S-20M-SI, de 20 mW pour les modèles Si 200 et 400 MHz, et de 10 mW pour les modèles InGaAs. La version en silicium noir utilise une limite d’irradiance de 80 mW/mm² plutôt qu’une valeur de puissance totale. L’atténuation optique doit être choisie de façon à maintenir les signaux normaux et transitoires à l’intérieur de la plage de sortie linéaire et de la limite absolue applicable.

Les photorécepteurs nécessitent une alimentation symétrique de ±15 V, avec une plage de fonctionnement acceptée de ±14,5 à ±16,5 V. Selon le modèle, le courant d’alimentation est compris entre ±50 et ±60 mA, tandis qu’une capacité d’alimentation d’au moins ±150 mA est recommandée. L’alimentation se raccorde via une embase Series 1S à trois broches, et le connecteur correspondant est fourni avec l’appareil. Un temps de préchauffage de 20 minutes est utilisé pour les conditions d’essai spécifiées, bien qu’un minimum de 10 minutes soit recommandé avant les mesures. Le fonctionnement est spécifié entre 0 et +60 °C, et l’environnement de mesure doit être exempt d’humidité condensante, de poussière, d’huile, de fumée et d’autres contaminants susceptibles d’affecter les performances optiques ou électriques.

La NEP indique la densité de bruit de puissance optique à une longueur d’onde et une fréquence de mesure données ; les valeurs ne doivent donc pas être comparées sans tenir compte de leurs conditions d’essai. Les valeurs les plus faibles indiquées sont de 3,3 pW/√Hz pour le modèle en silicium noir à 1010 nm et de 3,5 pW/√Hz pour le modèle InGaAs 20 MHz à 1550 nm. Les versions 400 MHz spécifient 40 pW/√Hz pour le Si et 24 pW/√Hz pour l’InGaAs, mesurés à 100 MHz. En première approximation, le bruit intégré augmente avec la racine carrée de la bande passante de mesure lorsque la densité de bruit reste approximativement constante. Les ingénieurs doivent donc comparer la NEP à la longueur d’onde visée, puis limiter la bande passante en aval à ce que le signal exige réellement.