KOMPONEN KOMPONEN DETECTOR OPTIK

KOMPONEN KOMPONEN DETECTOR OPTIK

Detektor Optik (Photodetector)

Detektor optik sebagai salah satu komponen sistem optoelektronika digunakan untuk menagkap sinyal intensitas yang dikirim sumber cahaya lewat media transmisi. Detektor berfungsi
mentranformasi besaran intensitas cahaya menjadi besaran yang lain, seperti besaran listrik. Bedasarkan pada penyebab perubahan besaran intensitas cahaya menjadi besaran listrik, maka detector dibagi menjadi dua, yaitu :

a.       Piranti Termal (detektor termal)

b.      Piranti Photon (detektor photon)

Pada piranti termal, absorsi cahaya oleh bagian dari piranti yang sensitive terhadap cahaya (photosensitif) meningkatkan temperatur (konduktivitas listrik). keluaran detector termal sebanding dengan jumlah energi yang diserap per-satuan waktu oleh detector. Proses absorpsi pada detektor photon, menyebabkan secara langsung pada paramenter kuantum (emisi photo-listrik elektron dari permukaan). Keluaran detektor ditunjukkan oleh laju absorpsi quonta cahaya dan bukan pada energinya. Beberapa perbedaan sifat detektor termal dan detektor photon ditunjukkan pada tabel dibawah ini :

Tabel perbandingan paramenter detektor temal dan dekektor photon

No	Paramenter	Detektor Termal	Detektor Photon
1	Frekuensi Response	Rendah	Tinggi
2	Spektal Responsi	Lebar (konstan)	Terbatas
3	Sensivitas	Rendah	Tinggi
4	Temperatur Operasional	Kamar	Cryogonik
5	Harga	Ekonomis	Mahal

     

Detektor termal merupakan jenis detektor yang paling tua untuk penginderaan (sensing) radiasi. Pertama kali dibuat oleh Sir William Herschel, ketika menggunakan thermometer untk mengukur radiasi inframerah dengan menggunakan prisma pada tahun 1800. Pada waktu yang sama Seoback (1825) menemukan termokopel, dan Noblll (1829) membuat termoplle dari sederetan termokopel.

Model detektor termal secara umum. Radiasi diserap oleh elemen sensing dengan kapasitas panas H, dan dihubungkan dengan heat sink (T_s = konstan) melalui heat conducting link berkonduktansi termal G. Bila laju absorpsi panas (heat) W, maka jumlah panas yang diserap selama interval waktu dt adalah Wdt.

Detektor termal dapat dibagi menjadi 3 tipe, yakni :

1.      Detektor termal berdasarkan pada pergeseran mekanik, seperti

  Cairan dalam thermometer glas

  Bimental strip

  Radiometer Croohe’s

  Golay Cell

2.      Detektor elektrik, contohnya

  Bolometer

  Termokopel (thermopile)

  Pyroelektrik

3.      Detektor jenis lainnya, seperti

  Evapografi

—  Persyaratan yang harus dimiliki oleh detektor optik :

1.      Mempunyai sensitivitas tinggi pada daerah operasi panjang gelombang

2.      Responnya cepat (dalam ns)

3.      Derau yang dihasilkan kecil.

4.      Tersedia cukup bandwidth untuk menyalurkan bit rate data yang diterima.

5.      Tidak sensitif terhadap perubahan suhu.

6.      Secara fisik kompatibel dengan dimensi kabel.

7.      Mempunyai waktu operasi yang lama.

8.      Ukurannya kecil

            Bagian penting dari suatu aplikasi sinar mengenai instrumentasi adalah bagaimana mengukur atau mendeteksi radiasi. Ada beberapa tipe-tipe photodetektor dengan penjelasan mengenai operasi dan cara kerjanya. 

1.   Karakteristik Photodetektor

Beberapa karakteristik dari photodetektor memiliki peran penting pada aplikasinya. Ada beragam tipe detektor dijelaskan berdasarkan karakteristiknya seperti berikut

   Tabel 6.2 Illuminasi dari Sumber Cahaya

Tipe Cahaya	Illumniasi (lm/m2)
Cahaya matahari langsung	105
Cahaya siang dalam ruangan	103
Cahaya minimum untuk membaca	102
Bulan penuh	0.2
Langit malam yang cerah	10-4

Respon spektrum

Sebagian besar detektor dapat bekerja pada daerah diatas panjang gelombang radiasi yang menujukkan respon sprektum dari alat tersebut. Pada kasus yang umum, respon yang diberikan berupa grafik datar dengan beberapa deviasi yang diperbolehkan diantara band radiasi .

2. Photokonduktif Detektor

Salah satu hal yang umum dari photodetektor didasarkan pada perubahan konduktifitas dari bahan semikonduktor dengan intensitas radiasi. Perubahan konduktifitas tampak sebagai perubahan tahanan sehingga alat-alat ini disebut juga sebagai sel photoresitif. Karena tahanan manjadi parameter yang digunakan tranduser, kita menjelaskan alat ini dari sudut pandang perubahan tahanan akibat intensitas cahaya.

Prinsip

Seiring dengan meningkatnya jumlah elektron tereksitasi ke pita konduksi, tahanan semikonduktor akan menurun,  membuat tahanan turun sebagai fungsi invers dari intensitas radiasi photon supaya mampu mengeksitasi harus menyediakan energi paling tidak sebesar energi gap. Perhatikan bahwa operasi thermistor melibatkan energi thermal sebagai elektron yang pindah ke pita konduksi. Untuk mencegah photodetektor menunjukkan efek thermal yang sama, diperlukan untuk mengopersikan alat ini pada temperatur yang diatur atau untuk membuat energi gap terlalu besar pada efek thermal untuk menghasilkan elektron terkonduksi. Kedua pendekatan ini digunakan pada prakteknya. Batas atas dari respon sprektral sel ditentukan oleh berbagai faktor lain, seperti pantulan dan tranparansi pada panjang gelombang tertentu.