如何选择合适的光电二极管传感器

转自MKS光学与运动控制

这篇文章旨在帮助您了解 Ophir 提供的数十种用于测量光功率的光电二极管传感器型号，让您能够为您的应用选择适合的传感器。

光电二极管通常用于低功率光源（毫瓦级），限于某些波长范围。与热功率传感器相比，光电二极管传感器的主要优势是响应速度快，并且能够测量非常低的功率而不产生热噪声。

Ophir 产品分类里定义了三个类别的光电二极管功率传感器：1) 标准光电二极管  2) 积分球 3) 特殊光电二极管。

标准光电二极管类别包含所有可用于测量小直径低发散角光源的传感器，这些光源的功率范围为 300 fW 至 3W，波长范围为 193 nm 至 1800 nm。

积分球类别包含所有基于积分球原理的传感器。这些传感器能够进行标准光电二极管无法进行的测量，例如：测量高度发散光束、测量大于 3W（最高 30W）的功率、测量大直径光束。积分球的另一个优势是其能够同时进行多个测量，下文相关内容中会进行说明。

最后，特殊光电二极管专为无法使用标准光电二极管和积分球的特定应用而设计。这些应用包括：用于显微镜设置的传感器、条形码激光测量、用于宽带光源或多波长光源的平坦响应光电二极管、眼睛响应度，等等。

一些光电二极管传感器也用于测量激光能量和辐照度，我们会在其他文章中介绍。

标准光电二极管传感器

如上文所述，这个类别指用于半导体激光功率测量的传感器。如果您需要测量功率范围为 00 fW 至 3 W 的低发散角光源（<15 度），那么您可以考虑这个类别。选择标准基于以下应用参数：

l 光束尺寸

l 波长

l 功率范围

l 功率密度

l 能量密度（适用于脉冲激光器）

l 脉冲宽度（适用于脉冲激光器）

l 重复频率（适用于脉冲激光器）

l 尺寸限制（选择长方形、圆形或超薄型传感器）

因此，在选择传感器时，您需要确保您选择的传感器的规格满足您的所有需求。使用 Ophir 传感器查找工具可以轻松完成这一任务，该应用程序将提供适合您需求的传感器的列表

积分球传感器

如果您的应用具有以下特征之一，那么您应该在这个类别中寻找正确的传感器：

l 发散光束（发散角大于 15 度，最高 ±85 度！）

l 需要很高的空间和/或角度均匀度，即，用于扫描光束（例如激光雷达应用）。

l 大直径光束（最高 63.5 mm）

l 功率高于 3 W

l 需要在测量功率的同时测量其他参数（脉冲宽度、重复频率、光谱）。

l 尺寸限制

上一个部分中给出的所有应用参数也适用于积分球，传感器查找工具应用程序可用于排除不满足这些要求的积分球。在使用传感器查找工具进行初始搜索之后，需要额外的选择步骤对推荐的积分球进行细化。在第二个阶段，应根据以下参数来选择正确的积分球：

l 光源的发散角：
积分球传感器分为两个系列，分别为准直光束和发散光束而设计，产品名称中的“C"代表准直（<15 度），“D"代表发散。请注意，不同的积分球设计可支持不同的发散角度。

l 其它测量需求（进行光谱测量或者需要测量脉冲宽度或重复频率时，可能需要相关配件）。

l 尺寸限制。

在采取这些步骤之后，您可获得您需要的积分球的部件号和相关配件的部件号。

特殊光电二极管传感器

这个类别当前包含 4 种传感器：

l 宽带传感器：这些传感器在较大的波长范围内具有平坦响应。这在许多应用中很有用，例如：宽带光源测量（例如 LED）、测量同时入射多个激光波长的系统。

l 显微镜载玻片传感器：这种传感器设计为显微镜载玻片的尺寸，主要用于测量高数值孔径显微镜物镜（即使是油/水浸物镜）的焦平面上的荧光激发光源。因为这种传感器的响应度对角度的依赖性很低，所以它还可用于测量光纤输出等小发散光源。

l CIE 传感器：这些传感器的响应度曲线类似于人类的眼睛，用于以（勒克司）为单位来测量光，这种传感器的应用之一是用于眼睛安全测量 。

l 扫描激光传感器：这种传感器能够测量在传感器上入射时间很短的移动光束的功率（低至 13 µs）。  这通常用于条形码扫描仪激光器的测量。                  

结语

总的来说，当您需要使用光电二极管传感器来测量光源的功率时，首先了解它所属的类别，然后使用传感器查找工具来获得可用于您的应用的传感器的列表，如果需要，可对推荐的传感器的列表进行细化，以找到适合您的需求的积分球。在某些情况下，您可以使用为您的应用量身定制的特殊光电二极管传感器。

森泉为您的科研事业添砖加瓦：

1）  激光控制：激光电流源、激光器温控器、激光器控制、伺服设备与系统等等

2）  探测器：光电探测器、单光子计数器、单光子探测器、CCD、光谱分析系统等等

3）  定位与加工：纳米定位系统、微纳运动系统、多维位移台、旋转台、微型操作器等等

4）  光源：半导体激光器、固体激光器、单频激光器、单纵模激光器、窄线宽激光器、光通讯波段激光器、CO2激光器、中红外激光器、染料激光器、飞秒超快激光器等等

5）  光机械件：用于光路系统搭建的高品质无应力光机械件，如光学调整架、镜架、支撑杆、固定底座等等

6）  光学平台：主动隔振平台、气浮隔振台、实验桌、刚性工作台、面包板、隔振、隔磁、隔声综合解决方案等等

7）  光学元件：各类晶体、光纤、偏转镜、反射镜、透射镜、半透半反镜、滤光片、衰减片、玻片等等

8） 染料：激光染料、荧光染料、光致变色染料、光致发光染料、吸收染料等等