Resumo da aula passada

1. Resumo da aula passada 20130415 dispoptic 2013

2. OLED • Diodo laser, cavidade horizontal, cavidade vertical, homo-heterojunção. • Outras fontes de luz: relâmpago? Arco, sincrotron, fonte radioativa Resumo da aula passada Diagrama de cromaticidade Comparação de eficiência de diferentes fontes Diversos efeitos na interação de fótons com átomos Outras fontes dispoptic 2013

3. Interpretação do diagrama de cromaticidade CIE Diagrama que caracteriza as cores por um parâmetro Y de Luminância e duas coordenadas de cores x e y que especifica o ponto no diagrama de cromaticidade. dispoptic 2013

4. Artigo + Eficiencia APRIL 30, 2009http://www.cree.com/press/press_detail.asp?i=1241094842732 The cool whiteXLamp XP-G provides139 lumens and 132 lumens per Watt at 350 mA. dispoptic 2013

5. LED dispoptic 2013

6. Eficiência APRIL 30, 2009http://www.cree.com/press/press_detail.asp?i=1241094842732 The cool white XLamp XP-G provides 139 lumens and 132 lumens per Watt at 350 mA. ======================= http://www.tradelineinc.com/reports/9C8406DD-0BD1-8F11-AFA619E5A82A1358 Published March 30 2010 The DOE projects that common LEDs will reach efficacy ratings approaching 150 LPW by the year 2012. As of this writing, efficacy ratings for SSL-LEDs have now surpassed Energy Star rated fluorescents and General Electric has announced a prototype LED with an efficacy exceeding 160 LPW. ======================= February 3, 2010 Cree reported efficacy record of 208 lumens per watt for a white power LED dispoptic 2013

7. Entretanto o Led avança em outras áreas • Comercialização do Led comum está estabilizado • Fabricação e comercialização de Led para iluminação está aumentando. dispoptic 2013

8. Sabiam que... • A partir de 1/1/2012 serão proibidas a fabricação de lâmpadas de tungstênio de 100W? • A partir de 1/1/2013 serão proibidas a fabricação de lâmpadas de tungstênio de 75W? dispoptic 2013

9. E o futuro? dispoptic 2013

10. Aula de hoje Dispositivos detectores ópticos dispoptic 2013

11. Sistema de comunicações ópticas dispoptic 2013

12. Diagrama funcional de um receptor dispoptic 2013

13. Dispositivos detectores de luz • Geral • Figuras de mérito num detector • Fotomultiplicadora PMT • Fotodiodos: PIN, APD • Outros dispoptic 2013

14. Algumas considerações • Historicamente: tubo a gás, tubo a vácuo, térmico e vários dispositivos semicondutores • Vantagens – desvantagens • Que parâmetros são recomendáveis para observar na escolha de um detector: • Faixa espectral • Intensidade • Tempo de resposta • Condições ambientais • Custo dispoptic 2013

15. Curva de atenuação espectral dispoptic 2013

16. Tipos de detectores Fotônicos • Fotoemissão • Fotocondutividade • Fotovoltaico • Filme fotográfico • Térmicos • Abs de fótons gera DT (bolômetro) • Termopilha • Piroelétrico • Geralmente lentos, com exceção do piroelétrico • Resposta uniforme em toda a faixa espectral dispoptic 2013

17. Definições e Figuras de mérito R = Responsividade t = Constante de tempo NEP = Noise Equivalent Power D* = Detectividade • Qual é o mínimo de luz que o detector permite acusar o ruído? • Que sinal será obtido por unidade de irradiança? • Como o sinal do detector muda com l? • Qual é a freqüência de modulação que o detector pode responder? dispoptic 2013

18. Definições – NEP (Noise Equivalent Power) NEP(potência equivalente de ruído). A sensibilidade de um detector pode ser especificada pelo seu NEP, um parâmetro definido como a potencia radiante incidente sobre o detector que produz um sinal igual à raiz quadrática media (rms) do ruído do detector. Podemos considerar a relação com a responsividade: NEP = VN/RP NEP = IN/RI Lembrar: Onde VN e IN são voltagem e corrente do ruído, das respectivas responsividadesR do detector. Como a responsividade depende do comprimento de onda também o NEP depende. dispoptic 2013

19. NEP = Noise Equivalent Power NEP = valor rms da potência modulada senoidalmente que incide sobre o detector o qual oferece uma voltagem do sinal rms igual à voltagem de ruído rms do detector. • Especificada normalmente em termos de uma fonte de Rad. de Corpo Negro @ 500K • Largura de banda de referência para detecção do sinal e ruído de 1 ou 5 Hz • Freq. de mod. da rad.: geralmente 90, 400, 800 ou 900 Hz. • e.g. NEP(500K,900,1), significa uma fonte de rad corpo negro @ 500K, freq. de modulação de 900 Hz, e largura de banda de detecção de 1 Hz • Unidades de NEP [W Hz-1/2] • I = intensidade radiante que incide no detector [W m-2] • A = área sensitiva do detector [m2] • Vs = voltagem do sinal medida com Df [Hz] • Vn = voltagem do ruído medido com Df [Hz] • Então: dispoptic 2013

20. Alguns valores NEP dispoptic 2013 http://www.judsontechnologies.com/ImagePDFfiles/32A.pdf

21. D* = Detectivity • D* antigamente definido como 1/NEP • Porém muitos detectores atuais exibem um NEP proporcional à raiz quadrada da área do detector • Especificações tb condicionadas na NEP • e.g. D*(500 K,900,1) • Para especificar a dependência do detector com l, é usada a notação D*(l,900,1) • Unidades de D* [Hz1/2 W-1] dispoptic 2013

22. Alguns valores de D* BLIP = Background Limited Performance dispoptic 2013

23. Outra notação para a responsividade R em termos da corrente de saída do detector e utilizada para caracterizar detectores fotoemissivos é a sensitividade radiante S, que é a corrente por unidade de área da superfície fotoemissiva produzida por uma unidade de irradiança • Is é a corrente total do detector e P é a potência radiante incidente. R = Resposta (responsividade) Onde Vs = voltagem sinal I = densidade de potência A = área do detector • A resposta R de um detector especifica sua resposta à unidade de irradiança dispoptic 2013

24. Alguns valores de D* e R - InGaAs Para diferentes cutoff dispoptic 2013

25. Judson – InGaAs e Ge Ge InGaAs em diferentes “cutoff” dispoptic 2013

26. Algumas curvas de resposta espectral e sensibilidade radiante dispoptic 2013

27. Resposta de freqüência e constante de tempo • A resposta de freqüência de um detector é definida pela variação da resposta R ou sensibilidade radiante em função da freqüência de modulação da radiação incidente. • A variação em freqüência da resposta R e a constante de tempo t estão geralmente relacionadas a través da equação: • Curva típica da dependência da resposta com a freqüência de um detector dispoptic 2013

28. Ruído • A flutuação randômica na voltagem de saída ou corrente de um detector estabelece um limite inferior à potencia radiante que pode ser detectada, dentro das condições de operacionabilidade (temperatura, freqüência de modulação e largura de banda) dispoptic 2013

29. PD sem ganho PD com ganho (APD) Fontes de ruído no detector (receptor) • Ruído de ganho • eg. Processos de ganho em APD’s e EDFA’s gera ruído. • Ruído no circuito receptor • Resistores e transistores no amplificador contribuem ao ruído do circuito. • Ruído de fótons • Tb denominado “shot noise” ou ruído quântico, estatística de Poisson. • Ruído de fotoeletrons • Processo de fotodetecção randômico dispoptic 2013

30. Noise Power Frequency Noise Power Frequency 1/f noise Noise Power Fc Frequency Ruído Ruído Johnson (Gaussiano e branco) Shot noise (Gaussiano e branco) Ruído “1/f” dispoptic 2013

31. Eficiência quântica Correspondência direta entre # de fótons absorvidos e # de portadores de carga gerados que são subseqüentemente usados no circuito elétrico dispoptic 2013

32. Próxima aula continuação sobre detectores e demonstrações dispoptic 2013