Устройство для регистрации световых импульсов

 

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.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СО((ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИИ (191 (11) (511 4 С 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1 К A ВТОРСНОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4299525/24-25 (22) 21.08.87 (46) 23.04.89. Бюл. N 15 (72) А.Б. Кравченко, М.Л. Тарасов, А.Ф. Плотников и В.Э. Шубин (53) 621. 381 (088.8). (56) Патент Великобритании

У 1175404, кл. Н 1 К, 1969, Авторское свидетельство СССР

У 1122082, кл. G 01 J 1/44, 1983.

° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СВЕ-.

ТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ (57) 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 ИДП-фоИзобретение относится к измерительной технике, в частности к фотометрам, и может .быть использовано для регистрации световых импульсов в различных областях оптоэлектроники.

Цель . изобретения — повьппение чувствительности регистрации и стабилизации ее в.течение всего рабочего интервала времени, а также обеспечение возможности аналогового приема сигналов и измерения их мощности. топриемник, соединенный с предусилителем импульсный источник питания лавинного 1ЩП-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.

Управляюп(ий 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 отабиниэации, коэффициента уиноиения носителей тока и, соответственно, амнерваттной и пороговой чувствитель- 2 ности во всем рабочем интервале времени. 1 ил .

На чертеже дана функциональная схема устройства регистрации световых импульсов.

Устройство содержит лавинный ИДП- . ф фотоприемник 1, соединенный с предварительным усилителем 2, детектор 3, фильтр 4 нижних частот, импульсный источник 5 питания ИДП-фотоприемника с регулируемой крутизной нарастания напряжения, генератор 6 запускающих импульсов, соединенный с входом saз 1474480 4 пуска источника 5, и регулирующее- устройство 7. При этом управляющий вход источника 5 питания соединен с выходом предусилителя 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 предусилителя используется широкополосный усилитель с верхней границей 10100,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 верхней20 границы полосы пропускания предусилителя ° 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 ланинный МДП-фотоприемник 1 по35 дается импульс питающего напряжения от источника 5, создающий в припо-! верхностной области полупроводника электрическое поле, достаточное для развития лавинного процесса. Шумовой сигнал, снимаемый с нагрузки фотоприемника 1, усиливается предусилителем

2, проходит через детектор 3, фильтр

4 нижних частот и регулирующее уст- 45 ройство 7, которое в простейшем случае представляет собой переменный резистор, и поступает на регулирующий вход источника 5 питания. Величина тока зарядки эталонной емкости источника питания на первом участке выбирается 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 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 генера. тором 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 повьппает надежность 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 импульсон к измерению их мощности, т,е. к аналоговому приему оптической информации . Расчет и эксперименты показывают, что для ЩП-структур, изготов ленных по прогрессивным технологиям сухого и .хлорного окисления для рабочих интерналон времени 10 мс, изменение коэффициента умножения за счет накопления заряда на границе раздела диэлектрик — полупроводник достигает 3 — 4 раз, а для 1ЯП-структур, работающих в режиме предельных коэффициентов умножения (10 -10 )

4 5 в 10 раз и более.

ТакиМ образом, чувствительность устройства во всем рабочем интервале времени может быть понещена не менее, чем в 3 — 4 раза, а на лавинных МДПструктурах, 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 испольэовать фотоприемник не только н режиме двоичного приема оптической информации ("1"—

"0"), 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.

Составитель А. Ястребов

Техред Л.Сердюкова

Корректор А. Обручар

Редактор И. Дербак

Заказ 1883/38 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 147 формулаизобретения

Устройство для регистрации световых импульсов, содержащее лавинный

ИДП-фотоприемник, соединенный с предварительным усилителем, импульсный источник питания фотоприемника и генератор импульсов, соединенный с входом запуска источника питания, отличающееся тем, что, с целью повьппения чувствительности регистрации и стабилизации ее в те4480

6 чение всего рабочего интервала времени, в него введены детектор, фильтр - .. нижних частот и регулирующее уСтройБ ство а источник питания фотоприемУ ника 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.