Fotodeteksjon

Fotodeteksjon er prosessen med å måle lys ved å konvertere fotoner til elektriske signaler, slik at lysstyrke, spektral sammensetning og tidsdynamikk kan analyseres. Den brukes i et bredt spekter av sensorer og instrumenter innen bildebehandling, vitenskapelige målinger og kommunikasjons- og sikkerhetsteknologi. I halvlederbaserte detektorer absorberes fotonenergi i et materiale og genererer elektron-hull-par; et påført elektrisk felt samler ladningen og gir et målbart elektrisk respons.

Vanlige typer fotodetektorer inkluderer fotodioder (PIN og p-n), fototransistorer, APD (avalanche-fotodiode) og SPAD-enheter, samt fotomultiplikatorrør i spesialiserte applikasjoner. For bildeopptak brukes sensorer som CCD og CMOS. Infrared-detektorer bruker ofte materialer som InGaAs eller HgCdTe for å kunne registrere lange bølgelengder.

Ytelsen beskrives med parametere som responsivitet (strømrespons per lysenhet), bølgelengdeområde, tidsrespons (oppgang og nedgang), støy og mørk strøm. Viktige figurer er signal-til-støy-forhold, mørkstrøm, NEP og detektivitetsfaktor D*.

Anvendelser omfatter fotografering og videografi, fiberoptisk telekommunikasjon, sikkerhet og overvåkning, industriell inspeksjon, medisinsk avbildning, spektral analyse og LIDAR i kjøretøyteknologi, samt sensorer i autonome kjøretøy.

Valg av materialer og temperatur påvirker ytelsen. Fremtidige utviklingsområder inkluderer høyere effektivitet i lys-til-elektrisitet-konvertering, bredere bølgelengdeområder, raskere tidsrespons og lavere strømforbruk, samt tettere integrasjon mellom sensorer og digital elektronikk for sanntidsanalyse.