Способ регулирования коэффициента уси-ления фотоприемника

(22) Заявлено 280878 (21) 2659794/18-25с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ФОТОПРИЕМНИКА Изобретение относится к приему оптических сигналов и может быть ис- пользовано для преобразования импульсных световых сигналов с большим диапазоном изменения интенсивности в электрические сигналы с одновременным сжатием динамического диапазона выходных сигналов.Известен способ регулирования коэффициента усиления, при котором управляющее напряжение подают на первый динод ФЭУ, в таком устройстве динамический диапазон регулирования может доходить до б 0-70 дБ 11 .Однако регулировочная характеристика изменяется скачкообразно.Известен способ регулирования коэффициента усиления, заключающийся в подаче управляющего напряжения на диноды.В соответствии с этим способом управляющие напряжения подают на гругпу динодов ФЭУ. Группу управляемых динодов чередуют через один с неуправляемыми динодами. Распределение потенциалов на неуправляемых динодах обеспечивают с помощью распределителя потенциалов и источника питания. Электрический сигнал, который подают с выхода генератора уп равляющих напряжений, приводит кэлектростатической расфокусировкепотока фотоэлектронов, что, в своюочередь, изменяет коэффициент усиления фотоприемника 23.Однако при таком управлении диапазон регулирования в известных ФЭУне превышает 40-50 дБ. Кроме того, 10 такая схема включения ФЭУ из-за расфокусировки приводит к уменьшениюширины полосы пропускания ФЭУ.Цель изобретения - обеспечениеплавного регулирования коэффициентаусиления фотоприемника при сохра ненни ширины полосы пропускания.Цель достигается тем, что управляющее напряжение подают на пару соседних динодов, поддерживая равенство разностей потенциалов в сосед них динодных промежутках, образованчых регулируемыми динодами и предшествующим им нерегулируемым динодом. Помимо этого, нижний предел диапазона регулирования ограничиваютуровнями потенциалов на регулируемыхдинодах, при которых. обеспечиваетсяплавность регулировочной характеристики, а вефрхний предел - уровнями 30 стандартных потенциалов,для увеличения диапазона регулирования коэффициента усиления фото-приемника управляющее напряжение поцают одновременно на несколько парсоседних регулируемых динодов, отделенных друг от друга, как минимум,двумя динодами со стандартными распределением потенциалов,На фиг. 1 изображена блок-схема фотоприемника, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - график распределения потенциалов на динодахФЭУ, поясняющий работу фотоприемникав процессе регулирования.На электроды ФЭУ 1 стандартныепотенциалы подают с помощью распределителя 2 постоянных потенциалов иисточника 3 питания. Управление потенциалами регулируемых динодов производят с помощью генератора 4 управляющих напряжений, выход которогоподключают к распределителям 5 управляющего напряжения. Распределители5, подключенные к соответствующимпарам регулируемых соседних Динодов,выполняют одновременно две Функции:а) распределяют управляющее напряжение между парами соседних регулируемых динодов так, чтобы в пределах диапазона регулирования поддержиналось равенство равностей потенциалов в соседних регулируемых междинодных промежутках;б) распределяют потенциалы накаждой паре регулируемых динодов всоответствии с выбранным исходнымрежимом работы фотоприемника. Прииспользовании нескольких пар регулируемых диодов между этими парами оставляют,как минимум,два диода со стандартным распределением потенциалов.Работу фотоприемника, управляемого и соответствии с предлагаемым 40способом, рассмотрим при условии по-дачи управляющего напряжения на одну пару, образованную соседними динодами, например вторым и третьимдинодами, так как включение остальных пар аналогично.Возможны различные режимы фотоприемника, например в исходном сос-тоянии (при отсутствии управляющихнапряжений), когда фотоприемник имеет минимальное усиление, в исходномсостоянии, когда фотоприемник имеетмаксимальное усиление и когда фотоприемник имеет некоторое среднеезначение коэффициента усиления.В первом из указанных режимов спомощью распределителя 5 управляющего напряжения устанавливают такоераспределение потенциалов на,алектрс.дах ФЭУ 1 (на фиг. 2 сплошная линия),при котором потенциалы второго О 60и третьего, О динодов ниже потенциала первого динода О, . При этомвыполняется соотношение1 )п Оь"Ци+ Ои=4 О О) где и - номер первого динода, входящего в пару соседних регулируемых динодов;и - потенциал л -го динода.Величину аО , соответствующую минимальному усилению фотоприемника для конкретного, типа ФЭУ, выбирают,исходя из обеспечения требований максимального диапазона регулирования коэффициента усиления в сохранении плавности регулировочной характеристики, например, для ФЭУи ФЭУЬО = -0,05 ЬОточ 1гдеаОИ - разность потенциалов регулируемых промежутков, соответствующая максимальному усилению фотоприемника.Распределение потенциалов электродов ФЭУ, на которые управляющие напряжения не,подаются, соответствуетстандартному на фиг. 2 пунктирнаялиния) .Под действием тормозящих электрических полей, возникающих в промежутках между 1-м и 2-м динодами ФЭУ и между 2-м и 3-м динодами, энергияэлектронов уменьшается, что вызываетуменьшение коэффициента вторичнойэмиссии 2-го и 3-го динодов. В дополнение к этому часть электронов,эмитированвцх 2-м и 1-м динодами,рассеивается под действием тормозящих полей и не попадает на последующие диноды.Таким образом, в укаэанном режиме коэффициент усиления фотоприемника в Исходном состоянии минимальныйПри подаче управляющих напряженийположительной полярности на 2-й и3-й диноды потенциалы динодов Орастут за счет увеличения 60 и величина тормозящих полей падает. Исходя из требования поддержания впроцессе регулирования равенстваразности потенциалов в соседних регулируемых.динодных промежутках,распределитель 5 управляющего напряжения выбирают таким, чтобы соотношение (1) выполнялось во всем диапазоне изменения ьО . Когда мгновенное распределение потенциалов 2-го и3-го динодов доводят до стандартного, коэффициент усиления фотоприемника увеличивается до максимума. Впроцессе регулирования усиления распределение потенциалов на динодах,не подключенных к генератору управляющих напряжений, поддерживают постоянным,Во втором из указанных исходныхрежимов на все без исключения электроды ФЭУ подают стандартные потенциалы, и фотоприемник имеет максимальное усиление. На 2-й и 3-й диноды ФЭУ подают управляющие напряженияотрицательной полярности с учетомсоотношения (1), что приводит к снижению коэффициента усиления фотоприемника по тем же причинам, что и в первом режиме.В третьем режиме потенциалы 2-го и,3-го динодов имеют промежуточное значение по сравнению с их потенциалами в первом и во втором .режимах и, в зависимости от полярности управляющих напряжений, возможно как увеличение, так и уменьшение коэффициента усиления фотоприемника.Проведены лабораторные испытания фотоприемников, выполненных на основе ФЭУи ФЭУ, которые показали, что регулирование по одной паре соседних динодов позволяет плавно изменять коэффициент усиления.ФЭУ в диапазоне 40 дл при сохранении ширины полосы пропускания ФЭУ. Управление по двум парам регулируемых динодов, разделенных двумя нерегулнруемыми динодами, позволяет получить диапазон регулирования до 30 дл, а управление 20 по трем парам регулируемых динодов обеспечивает диапазон регулирования до 120 дл. При этом управляющее напряжение не превьиаает 300 В, и опасность электрического пробоя между динодами отсутствует.Формула изобретения1, Способ регулирования коэффициента усиления фотоприемника, заключающийся в подаче управляющего напряжения на диноды,. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цзлью обеспечения плавности регулирования при сохранении ширины полосы пропускания, управляющее напряжение подают на пару соседних динодов, поддерживая равен-, ство разностей потенциалов в соседних динодных промежутках, образованных регулируемыми динодами и предшествующим им нерегулируемым динодом.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нижний предел диапазона регулирования напряжений на регулируемых динодах ограничивают уровнем, при котором обеспечивается плавность регулировочной характеристики, а верхний предел - уровнем стандартных потенциалов. 3. Способ по и. 1,о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения диапазона регулирования коэффициента усиления фотоприемника,управляющее напряжение подают одновременно на несколько пар соседнихрегулируемых динодов, отделенныхдруг от друга, как минимум, двумядинодами со стандартным распределением потенциалов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Оптические и оптико-электронные приборы. Сб. МВТУ. Под ред.Л,Г.Лазарева, М Оборонгиз, 1961,М 110, с. 114.2. Патент США 9 3435233, кл. 250207, опублик. 1969 (прототип).807409 Поеенииаю Реда о аз Зака Тираж 5НИИПИ Государственного комитетаво делам изобретений и открыт 13035, Москва, Ж, Раушская н д. 4 Филиал тент, г МИ М ФВдулютир Фалюююмд Составитель Ю.КутениТехред М.Рейвес од, ул, Проектна Корректор Н.Бабинец одписноеСССР