Tecnologia della fotorivelazione basata su dispositivi a ... - Matematica

Fig. 3
Modello teorico di un qualunque dispositivo di fotorivelazione
Ad esempio se in ingresso entra un segnale luminoso monocromatico a frequenza ν ed intensità variabile, in
uscita avremo un segnale elettrico la cui ampiezza è determinata proprio dal numero di fotoni che incidono sul
fotorivelatore: se l’intensità Iν è alta, la corrente di uscita del sistema sarà alta, se Iν è bassa la corrente sarà bassa.
Dunque la corrente d’uscita è un segnale elettrico la cui ampiezza è proporzionale all’energia luminosa incidente
sull’ingresso. Oppure supponiamo che l’evento luminoso monocromatico sia ad intensità fissa e frequenza
variabile: allora il modulo del segnale elettrico in uscita sarà proporzionale a tale frequenza.
Il caso ideale di frequenza ν fissata ed intensità Iν variabile potrebbe essere riprodotto sperimentalmente
illuminando un fotorivelatore con un laser DFB (“Distributed Feed Back”); ovviamente l’esperimento si discosta
dalla situazione ideale descritta poiché la frequenza ν, durante la modulazione elettrica dell’intensità ottica
uscente dal laser ed incidente sul fotorivelatore, varia leggermente a causa del ben noto “effetto Chirp” legato al
funzionamento del laser. Inoltre il laser “tipo bulk” (= non basato su nanostrutture, ovvero nessun fenomeno di
confinamento quantistico rilevante per i portatori di carica) DFB, così come qualunque altro dispositivo
emettitore di luce, possiede uno spettro di emissione di larghezza finita, per cui il segnale incidente sul
fotorivelatore non può essere monocromatico, per quanto la selettività (= coerenza spettrale) del laser DFB sia
buona. Il caso ideale di intensità fissata e frequenza ν variabile potrebbe essere riprodotto sperimentalmente
illuminando un fotorivelatore con un laser DBR (“Distributed Bragg Reflector”), meno selettivo del laser DFB ma
accordabile in frequenza; l’esperimento si discosta dalla situazione ideale descritta poiché durante la
modulazione elettrica della frequenza ν, uscente dal laser ed incidente sul fotorivelatore, l’intensit{ ottica Iν
varia, oltre alla solita non monocromaticità del segnale luminoso.
Quello che cambia, fondamentalmente, fra un tipo di fotorivelatore ed un altro è:
la modalit{ con la quale l’energia luminosa interagisce col sistema, ovvero in base a quale principio
fisico la luce in questione trasmette al sistema “la sua informazione”: in altre parole come
l’informazione passa dal “dominio fotonico” a quello “elettronico”, cioè il principio fisico attraverso il
quale si forma il “fotosegnale” elettronico originale (primario)
la modalità con la quale il fotosegnale elettronico primario viene “trattato” al fine di renderne possibile
o di migliorarne “l’intelligibilit{” da parte di un sistema esterno di front – end
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