JPS61107140A - 光検出器 - Google Patents

光検出器

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JPS61107140A
JPS61107140A JP60213706A JP21370685A JPS61107140A JP S61107140 A JPS61107140 A JP S61107140A JP 60213706 A JP60213706 A JP 60213706A JP 21370685 A JP21370685 A JP 21370685A JP S61107140 A JPS61107140 A JP S61107140A
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JP
Japan
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photodiode
photodetector
circuit
output signal
converter
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Application number
JP60213706A
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English (en)
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ジヤン―ピエール ジエラルダン
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Electricite de France SA
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Electricite de France SA
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Publication date
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3084Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in receivers or transmitters for electromagnetic waves other than radiowaves, e.g. lightwaves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912Receivers
    • G01S7/4913Circuits for detection, sampling, integration or read-out
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は重要な被測定・ξラメータを形成する周波数で
変調された光ビームの強度を表わす信号を送出するよう
な検出器に関し、特にその光電センサーがビームを受光
するアバランシェフォトダイオ−Pである検出器に関す
る。本発明は特に同じ光源からの2本のコヒーレントビ
ームを使用し、その中の1本が周波数に影響を及ぼす研
究対象の物理現象の作用を受け、次にフォトダイオード
によ多形成されたセンサー上で2本のビームを混合する
ような装置に内蔵された検出器装置で使用するのに特に
適している。
物理現象により変調されるビームの強度は一般的に、6
局部発振器”と呼ばれる他方のビームの強度よりも小さ
い。この他方のビームの強度は光源から送出されるビー
ムの強度と同程度である場合が多い。フォトダイオード
は2本のビームのうなシ周波数成分を有する電気信号を
供給する。
〔従来の技術〕
アノζランシェフオドダイオードをセンサーとして使用
すると問題が生じる。特に、フォトダイオードの公称す
なわち“設定”動作点は容易に調整可能なバイアス電圧
だけではなく受信光線強度にも依存する。すなわち実際
上、局部発振器ビームの強度および温度に本質的に依存
する。フォトダイオ−Pの動作特性を表わす曲線自体が
その動作点および・ξラメータに依存する。
従って、特に信号/ノイズ比に関する限シ、・々イアス
ミ圧がアバランシェ効果を生じる値よりも僅かに低い値
に調整されている時、すなわち特性曲線上の彎曲部直前
の点に調整されている時に7オトダイオーPの動作は最
適となる。動作中、特性曲線のこの彎曲部のオー・ζシ
ュートは不可避的な変動に対しても回避しなければなら
ないため、動作が常にア・9ランシエ圏に達しないよう
な値にバイアス電圧を調整することからなる解決策が現
在までのところ採用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
これは公称動作点がアバランシエ圏よりも実質的に低く
なるようなバイアス電圧であるため、この解決策ではア
ノζランシェフオドダイオードの可能性が充分活用され
ない欠点がある。
本発明の目的は従来技術による検出器に較べて改良され
た、特に前記解決策をもはや必要としない上述の種類の
光検出器、を提供することである。
〔問題点を解決するだめの手段〕
このため、本発明は被測定特性パラメータはフォトダイ
オードが受光する光エネルギーではなくビームの変調周
波数であることが極めて多く、したがって受光エネルギ
ーとセンサーから供給される信号の強度との間に比例関
係がなくても不便は来たさないという事実を使用してい
る。したがって、アノ々ランシエダイオ−1”を流れる
平均電流を測定する回路と、前記回路により制御され前
記平均電流が実質的に可調整基準値と等しくなるように
ダイオ−げにノぐイアスミ圧を加える手段とを有する前
記した種類の検出器が提供される。アノζランシュ効果
によりアオドダイオード電流に逆電流が生じ、この電流
は急速に増大するため、この基準値は実験的に決定する
ことができる。このようにして、信号/ノイズ′比が得
られそれは実際上考えられる最善の値である。
アバランシェフォトダイオ=rの寿命を短くするような
値のバイアス電圧を与えることを避けるために、測定回
路により制御される手段にリミッタ−を設けるのが有利
である。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明による光検出器の一実施例を示すブロッ
ク図、第2図は第1図に示す特定調整ループを有する実
施例の回路図である。
第1図に略示する装置はへテロゲイン光検出器を構成し
ている。この検出器はビームを受光するアバランシェフ
ォトダイオード10によ多構成された光電センサーを有
している。ビームは一般的にレーザーであるコヒーレン
ト光源12から到来する2成分を重畳して形成される。
局部発振器と考えられる第1の成分が実際上フォトダイ
オード10が受信する全エネルギーを運んでいる。第1
図において、この成分14は半反射鏡16及び鏡18.
20によりレーザー12からフォトダイオード10へ送
られる。この成分によりフォトダイオード10へ運ばれ
るエネルギー量は明らかにレーザー12から供給される
ビームの強度と、その径路上での吸収に依存する。
第2の成分22は符号24に゛おいて、成分の周波数に
影響を及ぼす物理現象の作用を受ける。
この成分はしばしば局部発振器のエネルギーよりも数次
低い大きさの低エネルギーを運ぶ。
2成分はフォトダイオード10の感光面上で混合され、
それに応答して出力線26から2成分14および22の
うな9周波数に等しい周波数の信号が出力される。
検出器はフォトダイオ−Ploの動作点を調整する回路
を有している。この回路はフォトダイオ−Ploに加え
られるバイアス電圧Vに作用するループで構成される。
調整ループはフォトダイオ−Pを流れる平均電流を測定
する回路とノζイアス電圧Vを調整する装置からなるも
のと考えることができる。
平均電流測定回路28は数ヘルツの遮断周波数を有する
低域濾波器と積分器を有している。
実施例において、回路28の出力電流は保護リミッタ−
30に加えられ、フォトダイオ−Ploの最大許容ノ々
イアス電圧に対応する所与の可調整値を越えない範囲で
回路28からの電流を送出する。制御信号であるリミッ
タ−30からの出力1!流はバイアス電圧を調整する装
置32へ加えられる。この装置は比較器を有し、それに
はりミツター30からの制御信号およびフォトダイオ−
Ploを流れる平均電流の基準値の関数として選定され
た可調整基準信号vrが加えられる。
回路28.30および32は従来の素子で構成すること
ができる。第2図は、フォトダイオードの電流に比例し
た出力電圧を供給する内蔵された前置増幅器を有する広
帯域シリコンアバランシェフォトダイオードと共に使用
するのに適した調整ループの構成を示している。第2図
のループの素子は第1図とは異なる構成とされているが
、同等な結果が得られる。第1図の素子と対応する素子
には同じ参照番号が付されている。
ダイオード10の出力電圧はコンデンサ34を介して取
シ出され、測定信号として使用される。この電圧は積分
器として働くように構成された差動サーゼ制御増幅器3
6の一方の入力として直接加えられる。増幅器36の他
方の入力としてはポテンショメータ38により調整可能
な、ダイオードを流れる平均電流の基準値を表換器33
および変換器33の供給電圧を制御するトランジスタ4
0を有している。差動増幅器36の出力信号はダイオ−
F″42を介してトランジスタ40のに一スヘ加えられ
る。ツェナダイオード30は変換器の入力電圧が7オト
ダイオーP10に対して出力電圧が過剰となるような値
を越えるのを防止する入力リミッタ−を構成している。
変換器32の出力側に配置された第2のツェナーダイオ
−P44がさらに安全性を加えている。
フォトダイオードの動作状態を維持するには、そのノ々
イアス電圧を最小値としなければならない。フォトダイ
オードの受光する光束が強烈に増大すると、増幅器36
は電圧をこの最小値よりも低く低下させることができる
。この場合に動作を行うために、ループは・々イアスミ
圧を最小値よりも高く維持する素子を有している。第2
図に示すように、この素子はトランジスタ40(7) 
、q−スに接続されたポテンショメータ46によ多構成
されている。
例として、第2図に示す種類の調整ループを。
内蔵の前置増幅器を有しかつダイオード電流に比例した
電圧を供給するRC!A社の7オトダイオーre 30
950に応用した。Do/Do変換器は入出力電圧間の
比例性を保証するROA社のPF1041P  型であ
る。ツェナーダイオード30および44は印加電圧をそ
れぞれ4vおよび480vに制限している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光検出器の一実施例を示すブロッ
ク図、第2図は第1図の実施例の特定調整ループの回路
図である。 参照符号の説明 10・・・・・・アノζランシェアオドダイオード12
・・・・・・レーザー 16・・・・・・半反射鏡 18.20・・・鏡 28・・・・・・平均電流測定回路 30・・・・・・リミッタ− 32・・・・・・ノ々イアス電圧調整回路33・・・・
・・高電圧DC/DC!変換器34・・・・・・コンデ
ンサ 36・・・・・・差動増幅器 38.46・・・ポテンショメータ 40・・・・・・トランジスタ 42・・・・・・ダイオード

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光ビームを受光するアバランシェフォトダイオー
    ドと、前記フォトダイオードへバイアス電圧を加えて前
    記フォトダイオードに電流を循環させる手段と、前記電
    流の平均値を測定して該平均値を表わす出力信号を送出
    する回路と、該出力信号に応答し前記回路を制御して前
    記平均値を所定の可調整設定値に維持するように構成さ
    れた手段とを備え、重要な被測定パラメータを構成する
    周波数で変調された光ビームを検出する光検出器。
  2. (2)前記回路の出力信号に応答する前記手段は、さら
    に前記バイアス電圧を前記フォトダイオードの通常の寿
    命に適合した値に制限するように構成された制限手段を
    含む特許請求の範囲第1項に記載の光検出器。
  3. (3)前記平均値測定回路が数ヘルツの遮断周波数を有
    する低域濾波器を有する特許請求の範囲第1項に記載の
    光検出器。
  4. (4)前記平均値測定回路が前記フォトダイオードから
    の出力信号と前記設定値を表わす基準電圧を受信するよ
    うに接続された積分差動増幅器を有し、前記回路の出力
    信号に応答する前記手段が、DC/DC変換器と前記差
    動増幅器の出力に接続された制御入力および前記変換器
    に接続されてそれを制御する出力を有するトランジスタ
    回路とを具備する特許請求の範囲第1項に記載の光検出
    器。
  5. (5)前記変換器がさらに前記トランジスタ回路による
    優先制御により前記変換器の出力電圧を最小値に維持す
    るように接続された電圧調整手段を有する特許請求の範
    囲第4項に記載の光検出器。
  6. (6)前記光ビームは同じ光源からの2成分の組合せか
    ら生じ、一方の成分はその成分の光の周波数を変更させ
    る研究対象となる物理現象の作用を受け、他方の成分よ
    りも遥かに強度が低い特許請求の範囲第1項に記載の光
    検出器。
JP60213706A 1984-09-28 1985-09-28 光検出器 Pending JPS61107140A (ja)

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FR8414980 1984-09-28
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EP (1) EP0176448A3 (ja)
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