Способ регулирования коэффициента уси-ления фотоприемника

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ CIN ЕТЕЛЬСТВУ. Сеез Советских

Социалистических

Республик

Ф л

l б. г г б"(61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. Кл.

H 01 J 40/14 (22) Заявлено 280878 (2i) 2659794/18-25 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.02.81. бюллетень No 7

Дата опубликования описания 07 . 03. 81 (53)УДК 621 383. .292.8(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. В. Андреев, В.A. Волохатюк и P . Р. Красо скиф,.б .

"" мл /

Е

::;, 13 (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

УСИЛЕНИЯ ФОТОПРИЕМНИКА

Изобретение относится к приему оптических сигналов и может быть ис- пользовано для преобразования импульсных световых сигналов с большим диапазоном изменения интенсивности в электрические сигналы с одновременным сжатием динамического диапазона выходных сигналов.

Известен способ регулирования коэффициента усиления, при котором управляющее напряжение подают на первый динод ФЭУ, в таком устройстве динамический диапазон регулирования может доходить до 60-70 дБ (11 .

Однако регулировочная характеристика изменяется скачкообразно.

Известен способ регулирования коэффициента усиления, заключающийся в подаче управляющего напряжения на диноды.

В соответствии с этим способом управляющие напряжения подают на гругпу динодов ФЭУ. Группу управляемых динодов чередуют через один с неуправляемыми динодами. Распределение потенциалов на неуправляемых динодах обеспечивают с помощью распределителя потенциалов и источника питания. Электрический сигнал, который подают с выхода генератора уп равляющих напряжений, приводит к электростатической расфокусировке потока фотоэлектронов, что, в свою очередь, изменяет коэффициент усиления фотоприемника $23.

Однако при таком управлении диапазон регулирования в известных ФЭУ не превышает 40-50 дБ. Кроме того, 10 такая схема включения ФЭУ из-за расфокусировки приводит к уменьшению ширины полосы пропускания ФЭУ.

Цель изобретения — обеспечение плавного регулирования коэффициента усиления фотоприемника при сохранении ширины полосы пропускания.

Цель достигается тем, что управляющее напряжение подают на пару соседних динодов, поддерживая равенство разностей потенциалов в сосед20 них динодных промежутках, образованчых регулируемыми динодами и предшествующим им нерегулируемым динодом.

Помимо этого, нижний предел диапазона регулирования ограничивают уровнями потенциалов на регулируемых динодах, при которых. обеспечивается плавность регулировочной характеристики, а верхний предел — уровнями

30 стандартных потенциалов.

807409 для увеличения диапазона регулирования коэффициента. усиления фотоприемника управляющее напряжение поцают одновременно на несколько пар соседних регулируемых динодов, отделенных друг от друга, как минимум, двумя динодами со стандартными распределением потенциалов.

На фиг. 1 изображена блок-схема фотоприемника, реализующего. предлагаемый способ; на фиг. 2 — график распределения потенциалов на динодах

ФЭУ, поясняющий работу фотоприемника в процессе регулирования.

На электроды ФЭУ 1 стандартные . потенциалы подают с помощью распределителя 2 постоянных потенциалов и источника 3 питания. Управление по- ° тенциалами регулируемых динодов производят с помощью генератора 4 управляющих напряжений, выход которого подключают к распределителям 5 упра- 20 вляющего напряжения. Распределители

5, подключенные к соответствующим парам регулируемых соседних Динодов, выполняют одновременно две функции: а) распределяют управляющее на- 25 пряжение между парами соседних регулируемых динодов так, чтобы в пределах диапазона регулирования поддержиналось равенство равностей потенциалов в соседних регулируемых меж- р0 динодных промежутках; б) распределяют потенциалы на

1 каждой паре регулируемых динодов в соответствии с выбранным исходным режимом работы фотоприемника. При использовании нескольких пар регулируемых диодов между этими парами оставляют,как минимум,два диода со стандартным распределением потенциалов.

Работу фотоприемника, управляемого и соответствии с предлагаемым 40 способом, рассмотрим при условии по- дачи управляющего напряжения на одну пару, образованную соседними динодами, например вторым и третьим динодами, так как включение осталь- 4я ных пар аналогично.

Возможны различные режимы фотоприемника, например в исходном сос- тоянии (при отсутствии управляющих напряжений), когда фотоприемник име- SO ет минимальное усиление, в исходном состоянии, когда фотоприемник имеет максимальное усиление и когда фотопрнемник имеет некоторое среднее значение коэффициента усиления.

В первом из указанных режимов с . помощью распределителя 5 управляюще.го напряжения устанавливают такое распределение потенциалов на,алектрс.дах ФЭУ 1 (на фиг. 2 сплошная линия), при котором потенциалы второго У dO и третьего, U динодов ниже потенциала первого динода U, . При этом выполняется соотношение

j "и "n-<=Un+< "и=а" (1) где n - номер первого динода, входящего в пару соседних регулируемых динодов;

u„ - TeH n -го динода.

Величину 40,„;, соответствующую минимальному усилению фотоприемника для конкретного .типа ФЭУ, выбирают, исходя из обеспечения требований максимального диапазона регулирования коэффициента усиления в сохранении плавности регулировочной характеристики, например, для ФЭУ-59 и ФЭУ-97 а О „и = -О, 05 а ) юг гдеа0„щ„- разность потенциалов регулируемых промежутков, соответствующая максимальному усилению фотоприемника.

Распределение потенциалов электродов ФЭУ, на которые управляющие напряжения не,подаются, соответствует стандартному (на фиг. 2 пунктирная линия) .

Под действием тормозящих электрических полей, возникающих в промежутках между 1- м и 2-м динодами ФЭУ и между 2-м и 3-м динодами, энергия электронов уменьшается, что вызывает уменьшение коэффициента вторичной эмиссии 2-го и 3-го динодов. В дополнение к этому часть электронов, эмитированных 2-м и 1-м динодами, рассеивается под действием тормозящих полей и не попадает на последующие диноды.

Таким образом, в укаэанном режиме коэффициент усиления фотоприемника в Исходном состоянии минимальный °

При подаче управляющих напряжений положительной полярности на 2-й и

3-й диноды потенциалы динодов Un растут за счет увеличения 60 и величина тормозящих полей падает. Исходя из требования поддержания в процессе регулирования равенства разности потенциалов в соседних регулируемых.динодных промежутках, распределитель 5 управляющего напряжения выбирают таким, чтобы соотношение (1) выполнялось во всем диапазоне изменения аО . Когда мгновенное распределение потенциалов 2-го и

3-го динодов доводят до стандартно

ro коэффициент усиления фотоприемника увеличивается до максимума. В процессе регулирования усиления распределение потенциалов на динодах, не подключенных к генератору управляющих напряжений, поддерживают постоянным, Во втором из указанных исходных режимов на все без исключения электроды ФЭУ подают стандартные потенциалы, и фотоприемник имеет максимальное усиление. На 2-й и 3-й диноды ФЭУ подают управляющие напряжения отрицательной полярности с учетом соотношения (1), что приводит к снижению коэффициента усиления фотопри807409 емника по тем же причинам, что и в первом режиме.

В третьем режиме потенциалы 2-го и .3-ro динодов имеют промежуточное значение по сравнению с их потенциалами в первом и во втором .режимах и, в зависимости от полярности управляющих напряжений, возможно как увеличение, так и уменьшение коэффициента усиления фотоприемника.

Проведены лабораторные испытания фотоприемников, выполненных на основе ФЭУ-59 и ФЭУ-97, которые показали, что регулирование по одной паре соседних динодов позволяет плавно изменять коэффициент усиления ФЭУ в диапазоне 40 дБ при сохранении ширины полосы пропускания ФЭУ. Управление по двум парам регулируемых динодов, разделенных двумя нерегулнруемыми ди-. нодами, позволяет получить диапазон регулирования до 30 дБ, а управление 20 .по трем парам регулируемых динодов обеспечивает диапазон регулирования до 120 дВ. При этом управляющее напряжение не превьиаает 300 В, и опасность электрического пробоя между динодами отсутствует.

Формула изобретения

1. Способ регулирования коэффициента усиления фотоприемника, заключающийся в подаче управляющего напряжения на диноды,. о т л и ч а ю щ и .й с я тем, что, с ц<злью обеспечения плавности регулирования при сохранении ширины полосы пропускания, управляющее напряжение r.îäàþò на пару соседних динодов, поддерживая равен-, ство разностей потенциалов в соседних динодных промежутках, образованных регулируемыми динодами и предшествующим им нерегулируемым динодом.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что нижний предел диапазона регулирования напряжений на регулируемых динодах ограничивают уровнем, при котором обеспечивается плавность регулировочной характеристики, а верхний предел — уровнем стандартных потенциалов.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что:, с целью увеличения диапазона регулирования коэффициента усиления фотоприемника, управляющее напряжение подают одновременно на несколько пар соседних регулируемых динодов, отделенных друг от друга, как минимум, двумя динодами со стандартным распределением потенциалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Оптические и оптико-электронные приборы. Сб. МВТУ. Под ред.

Л.Г.Лазарева, М,. Оборонгиз, 1961, М 110, с. 114.

2. Патент США 9 3435233, кл. 250207, опублик. 1969 (прототип).

807409

Потенциал МЮ М М О

Ф9дулютир

Фалюютед

Фие Г

Тираж 5 одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ атент, г. жгород, ул, Проектная, Филиал

Составитель Ю.Кутенин

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Рейвес Корректор Н.Бабинец.