两级放大平衡零拍光电探测器的设计与研究

"具有两级放大的平衡零拍光电探测器" 平衡零拍光电探测器是一种用于量子噪声谱测量的重要设备，其主要特点是低噪声和高灵敏度。这种探测器利用了基尔霍夫定律来设计，旨在提高信号检测的准确性和稳定性。在平衡零拍探测技术中，通常会使用两个性能匹配的光电管，它们接收相同的输入光信号，但一个正向响应，另一个反向响应。这样，两个光电管产生的光电流之差可以有效地减小共模噪声，提高信噪比。 本文介绍的探测器采用了两级放大的策略。首先，这两个光电管的光电流通过一级跨阻放大器进行放大，并进行差分输出。跨阻放大器的作用是将电流信号转换为电压信号，同时放大微弱的信号。接着，这个差分电压信号再经过二级差分放大电路进一步放大，以增强信号强度，确保信号在后续处理中不失真。 实验结果显示，该探测器的饱和功率为5毫瓦，这意味着当输入光功率超过这个值时，探测器的性能可能会下降。其信号响应带宽约为140 MHz，这意味着它能有效检测到高频范围内的信号变化。在特定条件下，如入射光功率为2毫瓦且分析频率低于30 MHz时，探测器能够检测到的光学噪声功率比探测器自身的电子噪声高出10分贝以上，显示出其卓越的噪声抑制能力。 在20 MHz附近，该探测器的共模抑制比达到55分贝。共模抑制比是衡量一个差分系统对共模信号（即同时影响两个输入的信号）抑制能力的指标，数值越高，表明探测器在消除此类噪声方面表现越好。55 dB的共模抑制比意味着探测器能显著降低共模信号对测量结果的影响，提高测量精度。 总结来说，这种具有两级放大的平衡零拍光电探测器通过精心设计的放大电路和匹配的光电管，实现了对光信号的高效、低噪声检测，特别适用于量子噪声谱的研究和其他对噪声敏感的光学应用。其优异的性能指标，如宽的信号响应带宽和高的共模抑制比，都表明了该探测器在实际应用中的潜在价值。