光子接收器及其應(yīng)用

在生產(chǎn)和科研過程中，有時(shí)要對(duì)離子、電子或光子等微弱信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，低噪聲放大器是必不可少的。例如，在激光雷達(dá)方面，通過收集大氣對(duì)發(fā)射激光的后向散射光即可得到大氣的信息。由于大氣分子對(duì)激光的后向散射是非常微弱的，因而需要低噪聲高增益放大器并進(jìn)行多次累加平均才能分析出有用信號(hào)。設(shè)計(jì)時(shí)可以使用已有的光探測(cè)器后面與低噪聲高增益微電流放大器，也可以選擇光子對(duì)應(yīng)波段的光子接收器，光子接收器是將低噪聲的光電探測(cè)器與低噪聲高增益的微電流放大器結(jié)合到一起的新器件，可用來獲得高信噪比的測(cè)量信號(hào)。

在激光吸收光譜中，也需要長(zhǎng)光程來增加檢測(cè)的靈敏度。但隨著光程的增加，能夠接收的信號(hào)也將非常微弱，這就需要高增益低噪聲放大器來進(jìn)一步提高系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度，這時(shí)便可以直接使用光子接收器。

此外，對(duì)于激光吸收光譜中的腔體衰蕩光譜來說，由于激光在兩個(gè)鍍了高反射的反射鏡之間要來回多次反射，然后才能由探測(cè)器接收從反射鏡透射的光強(qiáng)信號(hào)。實(shí)際上，在高反射率的反射鏡中透射的光是非常弱的，而透射光的強(qiáng)度又反映了衰蕩時(shí)間，因此要提高系統(tǒng)的靈敏度，不但要求有高反射率的反射鏡，還要有好的信號(hào)接收系統(tǒng)。光子接收器正好能在該系統(tǒng)中發(fā)揮最大的低噪聲高增益優(yōu)勢(shì)。

表1

除了以上這幾種用途，光子接收器和微電流放大器還可以用在熒光光譜、拉曼光譜、多光子電離等領(lǐng)域。圖１給出了光子接收器和微電流放大器在激光吸收光譜中的應(yīng)用。表１列出了光子接收器的主要技術(shù)參數(shù)。