шума системы, включающей ЛФД и усилитель, составляет около 1 10-* Вт для полосы 15 МГц. Спектральная область чувствительности 0,2...1.13 мкм.

В последнее время разработаны неохлаждаемые ЛФД на основе сложных полупроводников для приема излучения с длиной волны 1,06 мкм. Так например, ЛФД на слоях 1па;Са1 эс As, рабочая область которых соответствует X = 0,17 и X = 0,20, имеют в два раза большую квантовую эффективность, чем кремниевые ЛФД; разброс их чувствительности по площадке диаметром 0,13 мм не превышает 20%, время нарастания и спадания тока одинаково и составляет 175 не.

, Фототранзисторы отличаются от фотодиодов дополнительным усилением фототока на втором р-п переходе. Они состоят из пластины монокристаллического полупроводника с двумя электронно-дырочными переходами (базы), в которой с двух сторон созданы сплавные переходы - коллекторный и эмиг-терный (рис. 6.30). Пластина припаяна к кристаллодержателю с ножкой. Фототранзистор заключен в металлический корпус с входным окном, закрытым; стеклом или линзой.

Фототранзисторы имеют меньшее внутреннее сопротивление, чем фотодиоды; коэффициент усиления достигает значений (1...3) 10 , интегральная чувствительность 0,2...0,5 А/мл, темновой ток примерно 3 мА, рабочее напряжение 3 В, постоянная времени порядка 2 10 * с. Спектральные характеристики такие же, как и у фотодиодов из аналогичного материала.

Рис. 6.31. Эскизы серийных фотодиодов и фототраизисторов: а - ФД-1: б - ФД-2; в - ФД-3; г -ФДК; б -ФТ-1.

5,Ь

08,2

3,85

Параметры фотодиодов и фототранзисторов серийного производства приведены в табл. 6.14, а на рис. 6.31 даны эскизы некоторых из них.

6А. ПРИЕМНИКИ МОДУЛИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРОВ

Для приема оптического лазерного излучения, модулированного сверхвысокой частотой, применяют динамические и статические ФЭУ со скрещенными полями, вакуумные фотодиоды, СВЧ фотоэлементы, а также фотоэлементы и фотоумножители бегущей волны.

Динамический электронный умножитель со скрещенными полями (ДЭУСП) является быстродействующим фотоумножителем, детектирующим модулированные СВЧ оптические сигналы. Обычные ограничения в быстродействии, свойственные приборам со статическими полями, исключаются с помощью переменного электростатического поля, служащего для ускорения электронов и постоянного магнитного поля для фокусировки электронов. Векторы напряженности электрического и магнитного полей взаимно перпендикулярны. Наложение этих полей устраняет разброс времени пролета электронов прн их прохождении через усилительные каскады, где происходит вторичное умножение электронов. Поэтому рассматриваемый прибор можно использовать для детектирования сигналов с частотами модуляции порядка гигагерц. Преимущества ДЭУСП заключаются в низком уровне шумов, большом усилении, простой конструкции катодного узла и системы вторичного умножения электронов.

Схема устройства ДЭУСП изображена на рис. 6.32. Постоянное магнитное поле направлено перпендикулярно плоскости рисунка, а поле СВЧ - вдоль вертикальной плоскости. Электронное умножение осуществляется в области

скрещенных полей; эта ооласть ограничена активным электродом с оольшим коэффициентом вторичной электронной эмиссии и неактивным электродом (основанием) 3.

Излучение б, попадающее на фотокатод 7, выбивает фотоэлектроны, которые при положительном полупериоде напряжения СВЧ ускоряются. Под действием магнитного поля траектории электронов искривляются. Во время отрицательного полупериода напряжения электроны ударяются об активный электрод и выбивают вторичные электроны. Каждый из выбитых вторичных электронов ускоряется, возвращается на активный электрод и вновь выбивает вторичные электроны. После п циклов такого процесса умножения электроны собираются коаксиальным коллектором.

График зависимости коэффициента усиления по току ДЭУСП от величины отрицательного напряжения смещения на диноде для нескольких значений напряжения СВЧ показан на рис. 6.33. Выходной ток коллектора доходит до 6 мА. Особенностью рассматриваемой умножительной системы является фазовая фокусировка, осуществляемая магнитным полем. Электроны, покидающие электрод в широком фазовом интервале, группируются по фазе при возвращении на его поверхность, что уменьшает разброс времени пролета электронов. Таким образом, работу ДЭУСП функционально можно представить следующим образом: 1) получение электронного потока, создаваемого фотокатодом; 2) усиление электронного потока путем вторичной электронной эмиссии; 3) фазовая фокусировка электронного потока.

Коэффициент усиления по току ДЭУСП, равный отношению коллекторного юка после п каскадов умножения к току с фотокатода, зависит от напря-жеииостей электрического и магнитного полей. Максимальное значение коэффициента усиления получается при выполнении условия (е/т) (Ям/ со) = 0,5...0,6, где е/т - отношение заряда к массе электрона; Нм - напряженность магнитного поля; а - круговая частота сигнала.

Динамические ФЭУ имеют такой же коэффициент усиления, как и обычные фотоумножители: 105... 10 по току и 100... 120 дБ по мощности; их можно применять на частотах до 10 ГГц, максимальный выходной ток составляет около 100 мкА. Недостатками ДЭУСП являются значительные габариты и вес, трудности в наладке и сложности в эксплуатации. Поэтому ведутся поиски повышения быстродействия электростатических ФЭУ. Разработано два новых типа фотоумножителя: в одном из них используют скрещенные статические

Рис. 6.32

Рис. 6.33

Рис. 6.32. Схема устройства ДЭУСП: / - вход ВЧ; 2 -опора; 3 - вспомогательный отражающий электрод; 4 - направление СВЧ электрического поля; 5 - траектория электронов; 6 - падающее излучение; 7 - фотокатод; 8 - провод для подачн смещения на динод, 9 -изолятор; /О - поверхность со вторичной эмиссией; -динод; /2 -ВЧ коаксиальный кабель коллектора; 13 - направление магнитного поля.

Рис. 6.33. График зависимости коэффициента усиления по току ДЭУСП от величины отрицательного напряжения смешения на Диноде.