Linearita detekce světla

Josef HLOUŠEK

Bachelor's thesis

Photodetection linearity

Anotácia:

V mnoha metrologických aplikacích a při pokusech sloužících k ověřování platnosti fundamentálních fyzikálních zákonů hraje linearita detekce světla důležitou roli. Pro tyto účely je zapotřebí mít k dispozici stále dokonalejší a přesnější měřící přístroje. Od dokonalého lineárního detektoru požadujeme, aby detekovaný proud nebo napětí na výstupu bylo přímo úměrné optickému výkonu dopadajícího záření. Šum a saturace způsobují, že běžné detektory ve skutečnosti vykazující odchylky od linearity řádově 10^{-2} až 10^{-4}. Snahou je dosáhnout zlepšení lineárního chování a pokořit pomyslnou hranici 10^{-4}. Práce pojednává o vlivech různých parametrů na linearitu detekce světla. Naměřené závislosti umožňují zvolit jejich vhodné kombinace k vytvoření lineárnějších detektorů. Experimentální část práce obsahuje stručný popis měřícího uspořádání, které je vhodné pro měření odchylek od linearity nižších řádů. Je třeba mít pod kontrolou všechny faktory limitující přesnost měření. Následuje diskuze jednotlivých částí experimentu. Výsledky ukazují, že průměr detekovaného optického svazku, záporné předpětí a zesilovač mají vliv na výslednou linearitu. Dále je v práci studována linearita jednofotonových detektorů.

Abstract:

In my thesis I study photodetection linearity. A photodetector is defined to be linear when the responsivity is constant. Any change of responsivity with optical power is defined as nonlinearity. Photodetectors are used for many measurements in various branches of industry and research. Linearity is a necessary property of a high-precision photodetector. Noise and saturation cause the photodetectors exhibit deviations from linearity worse than 1x$10^{-4}. To reach such an accuracy, one must take into account a number of parameters. The optical setup for nonlinearity measurements is based on two-beams method. The entire measurement was PC controlled. The diameter of the measurement beam, reverse bias and gain were found to have an effect on the nonlinearity. In conclusion single-photon detector has been studied and found to be linear within 1.5x10^{-3}.

Kľúčové slová

Linearita detekce světla, optický detektor, šum, saturace, PIN, APD, jednofotonový detektor.

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 13. 5. 2013

Zverejniť od: 13. 5. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 10. 6. 2013
• Vedúci: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / odbor:
Physics / Optics and Optoelectronics