Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 89
Текст из файла (страница 89)
сопровождзвшееся увеличением отношения снгнацгшум в 1Π— 100 раз. Оптимум коэффициента умножения прн работе в области высоких частот соответствует режиму, когда в диоде появляются ограничения за счет дробового шума, об. условленного током, протекающим через диод, а не темпового шума в сопротнвленни нагрузки. Геллурид ртути — геллурпд кадмин. Детектор нз теллурида ртути — теллурида кадмия представляет собой фотовольтанческий детектор, который может быть использован в диапазоне 1О мкм (созместно с лазером нз СОз) при охлаждении только до 77 К.
Для большинства детекторов этого диапазона требуется охлаждение до значительно более низких температур. Чувствительным элементом детектора является одиночный кристалл НяТе — СИТе с площадью около 1 мм' и максимумом спектральной чувствительности, расположенным в диапазоне от 2 дн 14 мкм в зависимости от точного состава кристалла.
Значение !)" (53] прн з= !0,6 мкм н частоте 900 Гц лежит между 10з и 10ы см ГцОз Вт '. Прибор имеет импеданс от 5 до 50 Ом н посгоян«ую времени меньше 10 нс. Детекторы, основанные на фогопроводимостя (фоторезисторы). Фоторезисторы также являются полупроводниковыми приборами, но отличаются от фотоднпдов тем, что создание в полупроводнике р — и-перехода не требуется. 340 9,3. Оптические приемники Однако к фоторезистору требуется прикладывать внешнее смещение (полярность приложенного напряжения значения не имеет, поскольку сам материал не имеет полярности).
Как в фотодиодах, фотоны падающего света поглощаются и создают электронно-дырочные пары. Из-зг приложенного электрического поля электроны и дырки двигаются в противоположных направлениях, создавая в цепи фоторезистора ток. Фотопроводимость и спектральная характеристика собственно полупроводника (без примесей) определяется шириной запрещенной зоны Е,. Если энергия (частота) падающих фотонов больше, чем Ег, фотоны будут поглощены и создадут носители тока при высоком квантовом выходе (близком к !) Фотоны с энергией, меньшей Ез, не будут поглощены и, следовательно, не создадут носителей тока. Таким образом, граничная длина волны (частота среза в области низких частот) определяется соотношением Ас 1,24 )гг Ег Е, (93) где величина Ег выражается в электрон-вольтах.
Полупроводники с примесями могут содержать дополнительные энергетические уровни внутри запрещенной эоны. Электроны удерживаются на этих уровнях, поскольку нормальная проводимость отсутствует. Однако электроны могут быть переведены с этих уровней в зону проводимости или из валентиой зоны на эти уровни и, таким образом, могут добавиться к электронам проводимости. Примесные полупроводники могут иметь избыток или электронов и-типа или дырок р-типа (см.
лазер на СаАБ). Их частотная характеристика захватывает область более длинных волн, так как поглощение фотонов может осуществляться за счет переходов между уровнями примеси и зоной проводимости или валентной зоной, причем с энергиями Ею меньшими Ег. Уровни примесей могут существенно истощаться при температуре Т, соответствующей условию йТ > Ер. Охлаждение кристалла до криогенных температур уменьшает темновые эффекты и увеличивает эффективность фотонного детектирования за счет увеличения относительной чувствительности детектора к излучению. Однако время жизни носителей соответственно уменьшается, поэтому настоянная времени детектора становится больше.
Фоторезисторы заметно отличаются друг от друга по своим характеристикам. Некоторые характеристики хорошо известных и широко применяемых фоторезисторов приводятся ниже. Сргьфид свинца (РЬ3) — беспримесный полупроводник, имеющий манси. мум спектральной чувствительности в области 2 — 3 мкм. При комнатной температуре РЬ3-детекторы могут иметь 0*=10" см ГпИз Вт-' и постоянную времени 250 мкс. При охлаждении и Ое и постоянная времени увеличиваются. Сгггнид свинца (РЬ3е) — беспримесный полупроводник, обладающий чувствительностью в области более длинных волн (более 4 мкм), чем РЬБ, но меньшей О" (4 1Оз см.Гццг Вт-').
Его постоянная времени много меньше, чем у РЬЯ, при комнатной температуре она равна 4 мкс. Ангимонид индия (1п3Ь) — композицнонный интерметаллический полупроводник с максимумом спектральной чувствительности, находящейся в области 5 мкм, и постоянной времени при комнатной температуре, меньшей 0,2 мкс.
Легированный германий — примесный полупроводник. Используется возбуждение примесей в германии [40), примерами могут служить; германий, легированный золотом (Се: Ап), золотом и сурьмой (Се: Ац, БЬ), цинком (Се: Еп), пинком и сурьмой (Се: Хп, 3Ь), медью (Се: Сп), кадмием (Се: Сб), ртутью (Се: Нц). На рис. 19 показаны спектральные характеристики некоторых приборов. Максимум спектральной чувствительности примеснык 34! Гл. 9.
Оптические локаторы уй~ Ф фич гугу у у ю р ейгййгй 31 уу Фуру Длуоп боуи, лгум Рис. 12. Кривые спектрвльиоа чувствительности детекторов различных типов !4!. материалов лежит в диапазоне 5 — 35 мкм (некоторые из них имеют дополни. тельные максимумы за счет основного материала в области 1 — 3 мкм). Посто. яиная времени для этих детекторов изменяется в широких пределах; во мно. гих случаях она оказывается меньше ! мкс. Чувствительность многих из этих детекторов при температурах, меньших 60 К, ограничивается фоновым шумом.
9.4. Оптика Коллимация. Для того чтобы сделать из лазера и соответствующего ему оптического приемника локатор, пригодный для использования, необходима передающая и приемная оптика, а также фильтры для подавления фонового излучения, Эти оптические «антенны» строятся на основе конструкций классических телескопов, а их главные функции аналогичны функциям антенн СВЧ диапазона; концентрация передаваемой энергии в виде луча или улавливание возможно большей энергии в приемнике прн управлении углом зрении Выходное излучение большинстЮхлгхрй Г ва лазеров за счет естественных продут А' йыдрйдий пессоа при лазерной генерации кол- — луи лимируется в луч шириной порядка „г, „г одного миллирадиана или менее. Одзр А 2)иу- пако во многих приложениях локаторов, например таких, как измерение дальности, желательно иметь при передаче более узкие лучи.
Для Рис. зз. система лине дли преоарввоввиии получения малой расходимости тре- вмходиого луча ливера. буется внешняя оптическая си- 342 э.4, Оптика стема с апертурой большого размера. Как я для всех оптических устройств, яркость лазерного луча (Вт/(ма ср)) не может быть увеличена с помощью пассивной оптики. Величина яркости, однако, может быть сохранена при преобразованиях расходнмости и площади сечения луча в случае, если используется идеальная система линз.
На рис. 20 показаны преобразования луча с площадью сечения А и расходимостью КЛз И (94) А в луч с площадью А' и расходимостью ()' Кьз/А'. Таким образом, произведение ЯА = КХз = сопз!. Для идеального лазера, работающего иа одном типе колебаний (моде), К = 1. Для работы в многомодовом режиме величина К может иметь значение порядка 10. Для некогерентного источника света с Х = 0,5 мкм и излучающей площадью, обладающей равномерной яркостью (ламбертовой) и равной 1 см', К=ИА/аз-и/(5 10-з)з- 10з. Этот источник имеет в 10з меньшую яркость, чем лазер, работающий на дифракционном пределе и излучающий таную же полную мощность.
В соответствии с этим для получения такой же расходимостн луча, как у лазера с апертурой в 1 см, некогерентный источник должен быть снабжен линзой или зеркалом диаметром 300 м. Вообще, даже если величина расходимости луча является удовлетворительной, апертура (сечение) лазерного луча может быть слишком малой для обеспечения работы в реальных условиях, когда могут встречаться отражатели типа частиц.
Большая плошадь луча легко пожег быть получена с помощью оптической системы, подобной приведенной на рис. 20. Для того чтобы сохранить прежнюю расходимость луча прн большей апертуре, может потребоваться некоторая расфокусировка большой линзы. В этом случае оптическая система будет уменьшать ярность лазерного луча. Некоторые лазеры, например полупроводниковый иа Паде, з которых выходная апертура луча создается р — и-переходом с очень малым поперечным сечением (от 2 до 100 мкм), испускают излучение с относительно большой расходимостью луча.
Это обстоятельство, однако, не является недостатком, если применпется внешняя оптическая система. Подобно рассмотренному выше двумерному симметричному случаю, расходнмость луча в заданном направлении равна О ю )г К )ч!г(, гдв Ы вЂ” размер апертуры, а величина К, как и ранее, определяет степень пространственной когерентиостн. Если К = 1, то выходная линза размером сг создаст угол расходимости О', соответствующий дифракционному ограничению. Для лазеров на р — и-переходах с прямоугольными апертурами, когда соответствующие расходимости луча в ортогональных плоскостях сильно отличаются, для фонусирования луча удобно использовать цилиндрические линзы. Оптические коллекторы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
