HCA-S Silicon en InGaAs fotoreceivers

De detector moet in de eerste plaats worden gekozen op basis van de bedrijfsgolflengte en de vereiste gevoeligheid. Si-versies dekken 320–1060 nm bij 20 MHz of 320–1000 nm bij 200 en 400 MHz, met typische maximale gevoeligheden van 0,6 A/W bij 920 nm of 0,55 A/W bij 800 nm. InGaAs-modellen dekken 900–1700 nm en bieden een typische gevoeligheid van 0,95 A/W bij 1550 nm, waardoor ze geschikt zijn voor gangbare nabij-infrarood- en telecommunicatiegolflengten. De HCA-S-20M-BSI-FST breidt het bereik uit tot 200–1100 nm met een typische gevoeligheid van 0,73 A/W bij 1010 nm. Kies in de praktijk eerst het detectormateriaal en vergelijk daarna bandbreedte, actief oppervlak, NEP en optische vermogenslimieten.

De 20 MHz-modellen zijn geschikt voor toepassingen waarbij een hogere transimpedantieversterking belangrijker is dan respons op nanosecondeschaal, en leveren 1 × 10⁵ V/A met een stijg-/daaltijd van 18 of 19 ns. De 200 MHz-varianten verlagen de versterking naar 2 × 10⁴ V/A en bieden een respons van 1,8 ns. De 400 MHz-modellen bieden een respons van 1,0 ns met een versterking van 5 × 10³ V/A. Een grotere bandbreedte verhoogt de opgegeven NEP, maar vergroot ook het beschikbare lineaire optische verzadigingsvermogen, tot 400 µW voor het 400 MHz Si-model. Bij de selectie moeten daarom de flanksnelheid van de puls, het optische vermogen, de vereiste spanningsamplitude en de analoge bandbreedte van het aangesloten instrument worden meegenomen.

De FST-ingang is geschikt voor vrije-ruimtebundels en opstellingen op een optische bank waarbij mogelijk lenzen, buizen, cagesysteemcomponenten of verwisselbare glasvezeladapters nodig zijn. Deze gebruikt een 1.035″-40 flens met schroefdraad en kan optionele FC- of FSMA-adapters opnemen. Koppeling via een adapter is minder kritisch bij grotere detectors, zoals de 3 mm Si-detector en 0,5 mm InGaAs-detector die in de 20 MHz-modellen worden gebruikt. De 0,3 mm InGaAs-detectors in de 200 en 400 MHz FST-versies vereisen een nauwkeurigere uitlijning, terwijl de overeenkomstige vaste FC-modellen een geïntegreerde ballenslens gebruiken die geschikt is voor vezelkernen tot 62,5 µm. Kies voor vaste FC wanneer reproduceerbare glasvezelkoppeling prioriteit heeft en voor FST wanneer optische configureerbaarheid belangrijker is.

De BNC-uitgang is ontworpen voor een belasting van 50 Ω en moet op het ontvangende instrument met 50 Ω worden afgesloten. De opgegeven versterking, het uitgangsbereik en de ruiswaarden zijn op deze afsluiting gebaseerd, waardoor een andere belasting het gespecificeerde elektrische gedrag mogelijk niet reproduceert. Afhankelijk van het model is het lineaire uitgangsbereik ±1,0, ±1,2 of ±1,5 V; dit moet worden gecontroleerd ten opzichte van het ingangsbewrijk van de oscilloscoop of A/D-omvormer. Een 50 Ω RF-kabel ondersteunt impedantieaanpassing en helpt reflecties en elektromagnetische interferentie bij hogere frequenties te beperken. De kabellengte moet passend zijn voor de vereiste bandbreedte, vooral bij de 200 en 400 MHz-modellen.

Het optische verzadigingsvermogen geeft het benaderende ingangsniveau voor lineaire versterking aan en is niet hetzelfde als de absolute schadelimiet van de detector. De lineaire verzadigingswaarden lopen van 20 µW voor het 20 MHz InGaAs-model tot 400 µW voor het 400 MHz Si-model, waarbij elke waarde geldt bij de opgegeven referentiegolflengte. De absolute optische CW-ingangslimieten zijn 6 mW voor HCA-S-20M-SI, 20 mW voor de 200 en 400 MHz Si-modellen en 10 mW voor de InGaAs-modellen. De black-silicon-uitvoering gebruikt een bestralingslimiet van 80 mW/mm² in plaats van een totale vermogenswaarde. De optische verzwakking moet zo worden gekozen dat normale en transiënte signalen zowel binnen het lineaire uitgangsbereik als binnen de geldende absolute limiet blijven.

De fotoreceivers vereisen een symmetrische voeding van ±15 V, met een toegestaan werkingsbereik van ±14,5 tot ±16,5 V. De voedingsstroom is afhankelijk van het model en ligt tussen ±50 en ±60 mA, terwijl een voedingscapaciteit van minimaal ±150 mA wordt aanbevolen. De voeding wordt aangesloten via een driepolige Series 1S-aansluiting en de bijpassende connector wordt met het apparaat meegeleverd. Voor de gespecificeerde testomstandigheden wordt uitgegaan van een opwarmtijd van 20 minuten, al wordt vóór metingen minimaal 10 minuten aanbevolen. De werking is gespecificeerd van 0 tot +60 °C en de meetomgeving moet vrij zijn van condenserend vocht, stof, olie, rook en andere verontreinigingen die de optische of elektrische prestaties kunnen beïnvloeden.

NEP geeft de ruisdichtheid van het optische vermogen aan bij een opgegeven golflengte en meetfrequentie, dus de waarden mogen niet zonder hun testomstandigheden met elkaar worden vergeleken. De laagste vermelde waarden zijn 3,3 pW/√Hz voor het black-silicon-model bij 1010 nm en 3,5 pW/√Hz voor het 20 MHz InGaAs-model bij 1550 nm. Voor de 400 MHz-uitvoeringen zijn 40 pW/√Hz voor Si en 24 pW/√Hz voor InGaAs gespecificeerd, gemeten bij 100 MHz. Als benadering van de eerste orde neemt de geïntegreerde ruis toe met de vierkantswortel van de meetbandbreedte wanneer de ruisdichtheid ongeveer vlak blijft. Engineers moeten NEP daarom vergelijken bij de beoogde golflengte en vervolgens de bandbreedte verderop in de signaalketen beperken tot wat het signaal daadwerkelijk vereist.