光电探测器暗电流宽温拟合算法研究

TN256; [目的]为了消除光电探测器(PD)内正负(PN)结固有暗电流物理特性的影响,在提升探测器功率探测范围和扩宽探测器工作环境温度范围的同时提高PD探测精度,文章设计了一套在标定PD时应用的暗电流补偿算法.[方法]首先,通过分析光电二极管物理特性及PD内的硬件电路设计,建立光生电流与光功率间的数学模型,基于数学模型修正光功率与光生电压模数转换(ADC)值的曲线关系,实现在具体温度点下去除暗电流功率影响并补偿功率;其次,研究暗电流的温度特性,计算出少数温度条件下所需补偿暗电流的功率大小,利用少数温度点拟合扩展至宽温范围实现暗电流温度补偿;最后,搭建温控测试平台,利用光开关(OS)控制光电...

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Published in光通信研究 no. 1; pp. 77 - 82
Main Authors 袁国振, 任海兰
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 武汉莫仕通讯技术有限公司,武汉 430070%武汉邮电科学研究院,武汉 430074 2025
武汉邮电科学研究院,武汉 430074
Subjects
low-power detection
compensation algorithm
dark current
PD
低功探测
补偿算法
暗电流
光电探测器
宽温范围
wide temperature range
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ISSN1005-8788
DOI10.13756/j.gtxyj.2025.230148

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Summary:TN256; [目的]为了消除光电探测器(PD)内正负(PN)结固有暗电流物理特性的影响,在提升探测器功率探测范围和扩宽探测器工作环境温度范围的同时提高PD探测精度,文章设计了一套在标定PD时应用的暗电流补偿算法.[方法]首先,通过分析光电二极管物理特性及PD内的硬件电路设计,建立光生电流与光功率间的数学模型,基于数学模型修正光功率与光生电压模数转换(ADC)值的曲线关系,实现在具体温度点下去除暗电流功率影响并补偿功率;其次,研究暗电流的温度特性,计算出少数温度条件下所需补偿暗电流的功率大小,利用少数温度点拟合扩展至宽温范围实现暗电流温度补偿;最后,搭建温控测试平台,利用光开关(OS)控制光电二极管入光功率大小,通过光功率探测仪记录PD实时入光功率大小,测试在不同温度条件以及入光功率下的PD精度值.[结果]实验表明,利用算法标定PD后,工作温度范围可从-5～55 ℃扩宽至-40～80 ℃,最低探测功率从-40下降至-68 dBm.在上述工作温度和探测范围下,软件算法计算上报的光功率与实际探测光功率的精度误差在±1 dB以内.[结论]采用文章所提算法对PD校准后能消除暗电流及噪声的影响,在宽温范围下能提高探测功率范围及探测精度.
ISSN:1005-8788
DOI:10.13756/j.gtxyj.2025.230148