如何選擇合適的光電二極管傳感器

轉自MKS光學與運動控制

這篇文章旨在幫助您了解 Ophir 提供的數十種用于測量光功率的光電二極管傳感器型號，讓您能夠為您的應用選擇適合的傳感器。

光電二極管通常用于低功率光源（毫瓦級），限于某些波長范圍。與熱功率傳感器相比，光電二極管傳感器的主要優勢是響應速度快，并且能夠測量非常低的功率而不產生熱噪聲。

Ophir 產品分類里定義了三個類別的光電二極管功率傳感器：1) 標準光電二極管  2) 積分球 3) 特殊光電二極管。

標準光電二極管類別包含所有可用于測量小直徑低發散角光源的傳感器，這些光源的功率范圍為 300 fW 至 3W，波長范圍為 193 nm 至 1800 nm。

積分球類別包含所有基于積分球原理的傳感器。這些傳感器能夠進行標準光電二極管無法進行的測量，例如：測量高度發散光束、測量大于 3W（最高 30W）的功率、測量大直徑光束。積分球的另一個優勢是其能夠同時進行多個測量，下文相關內容中會進行說明。

最后，特殊光電二極管專為無法使用標準光電二極管和積分球的特定應用而設計。這些應用包括：用于顯微鏡設置的傳感器、條形碼激光測量、用于寬帶光源或多波長光源的平坦響應光電二極管、眼睛響應度，等等。

一些光電二極管傳感器也用于測量激光能量和輻照度，我們會在其他文章中介紹。

標準光電二極管傳感器

如上文所述，這個類別指用于半導體激光功率測量的傳感器。如果您需要測量功率范圍為 00 fW 至 3 W 的低發散角光源（<15 度），那么您可以考慮這個類別。選擇標準基于以下應用參數：

l 光束尺寸

l 波長

l 功率范圍

l 功率密度

l 能量密度（適用于脈沖激光器）

l 脈沖寬度（適用于脈沖激光器）

l 重復頻率（適用于脈沖激光器）

l 尺寸限制（選擇長方形、圓形或超薄型傳感器）

因此，在選擇傳感器時，您需要確保您選擇的傳感器的規格滿足您的所有需求。使用 Ophir 傳感器查找工具可以輕松完成這一任務，該應用程序將提供適合您需求的傳感器的列表

積分球傳感器

如果您的應用具有以下特征之一，那么您應該在這個類別中尋找正確的傳感器：

l 發散光束（發散角大于 15 度，最高 ±85 度！）

l 需要很高的空間和/或角度均勻度，即，用于掃描光束（例如激光雷達應用）。

l 大直徑光束（最高 63.5 mm）

l 功率高于 3 W

l 需要在測量功率的同時測量其他參數（脈沖寬度、重復頻率、光譜）。

l 尺寸限制

上一個部分中給出的所有應用參數也適用于積分球，傳感器查找工具應用程序可用于排除不滿足這些要求的積分球。在使用傳感器查找工具進行初始搜索之后，需要額外的選擇步驟對推薦的積分球進行細化。在第二個階段，應根據以下參數來選擇正確的積分球：

l 光源的發散角：
積分球傳感器分為兩個系列，分別為準直光束和發散光束而設計，產品名稱中的“C"代表準直（<15 度），“D"代表發散。請注意，不同的積分球設計可支持不同的發散角度。

l 其它測量需求（進行光譜測量或者需要測量脈沖寬度或重復頻率時，可能需要相關配件）。

l 尺寸限制。

在采取這些步驟之后，您可獲得您需要的積分球的部件號和相關配件的部件號。

特殊光電二極管傳感器

這個類別當前包含 4 種傳感器：

l 寬帶傳感器：這些傳感器在較大的波長范圍內具有平坦響應。這在許多應用中很有用，例如：寬帶光源測量（例如 LED）、測量同時入射多個激光波長的系統。

l 顯微鏡載玻片傳感器：這種傳感器設計為顯微鏡載玻片的尺寸，主要用于測量高數值孔徑顯微鏡物鏡（即使是油/水浸物鏡）的焦平面上的熒光激發光源。因為這種傳感器的響應度對角度的依賴性很低，所以它還可用于測量光纖輸出等小發散光源。

l CIE 傳感器：這些傳感器的響應度曲線類似于人類的眼睛，用于以（勒克司）為單位來測量光，這種傳感器的應用之一是用于眼睛安全測量 。

l 掃描激光傳感器：這種傳感器能夠測量在傳感器上入射時間很短的移動光束的功率（低至 13 µs）。  這通常用于條形碼掃描儀激光器的測量。                  

結語

總的來說，當您需要使用光電二極管傳感器來測量光源的功率時，首先了解它所屬的類別，然后使用傳感器查找工具來獲得可用于您的應用的傳感器的列表，如果需要，可對推薦的傳感器的列表進行細化，以找到適合您的需求的積分球。在某些情況下，您可以使用為您的應用量身定制的特殊光電二極管傳感器。

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