设计基于跨阻放大电路的130 MHz低噪声光电探测器

"这篇科研文章介绍了基于跨阻放大电路设计的低噪声、130MHz带宽的光探测器。作者秦际良、闫智辉、霍美如、贾晓军和彭堃墀来自中国山西大学量子光学与量子光学器件国家重点实验室。该文详细讨论了探测器各参数对性能的影响，并提供了设计低噪声宽带光探测器的方法。在1.0到16毫瓦的光学功率范围内，探测器表现出良好的线性响应，且在整个带宽内电子噪声功率低于-77dBm。在2毫瓦入射光功率下，输出噪声功率分别为10.0、8.0和6.0dBm。" 在量子信息处理的研究中，低噪声光探测器扮演着至关重要的角色。本文提出的130MHz带宽的低噪声光探测器采用了一种关键的电路技术——跨阻放大电路。这种电路设计能够将光电流转换为电压信号，同时有效地放大微弱的光信号，降低了噪声的干扰。 跨阻放大电路的工作原理是，通过高输入阻抗的运算放大器来实现电流到电压的转换，其增益是电阻的倒数。在这个设计中，选择合适的电阻值和运算放大器的增益，可以优化电路的噪声性能和带宽。文章中详细计算了各个参数（包括电阻、放大器增益、带宽等）对探测器噪声和响应速度的影响，这对于理解和设计同类设备至关重要。 根据描述，当光功率在1.0到16毫瓦之间变化时，该探测器能保持良好的线性响应，这意味着输出电压与输入光功率之间的关系是线性的，这对于准确测量光强度至关重要。此外，探测器的电子噪声功率在整个130MHz的带宽内都低于-77dBm，这表明其噪声水平非常低，有利于捕捉到微弱的光信号。 另一方面，输出噪声功率的数值（10.0、8.0和6.0dBm）是在2毫瓦入射光功率下的测量结果，这些数值可能代表不同条件下的噪声表现，如温度变化或频率的不同。较低的噪声功率意味着更好的信噪比，从而提高了光信号检测的精度和可靠性。 这篇文章提供了一个实用的设计方法，用于构建具有低噪声和宽频响应的光探测器，对于量子信息处理和其他需要高灵敏度光检测的领域具有很高的参考价值。通过精确调整跨阻放大电路的参数，可以实现对不同光功率水平的高效检测，同时保持低噪声特性。