フォトダイオードの使い方

質問

こんにちは。
既に同じような質問をしたのですが、先の質問で本来尋ねたかったことについて記述をできていなかったので、再度投稿させて頂きます。

規格で強度10mWとなっているレーザーダイオードの光強度を確認するために、浜松ホトニクスのS2281-04というフォトダイオードをSMファイバの直近に持って行って、発生した電流を4.7オームの負荷抵抗に流し、その負荷抵抗にかかっている電圧をロックインアンプ(NF回路の5610B)で測定しています。

測定した電圧と抵抗値から、オームの法則よりフォトダイオードからの電流値を計算し、受光感度より光強度を計算したところ、規格の10mWを大きく下回る5.9mWとなりました。

何故、このように測定値が小さくなってしまうのか。
測定の方法等が間違っているのでしょうが、原因がわかりません。

どうか、ご回答をよろしくお願いします。

回答No.3

imoriimori · ベストアンサー

＃１，２様と同じ意見ですが、
別の書き方をします。

フォトダイオード出力を測定するにあたり、「出力短絡電流は入射光量に比例する」および「出力開放電圧は入射光量の対数に比例す」という基本特性を頭に入れておかねばなりません。すなわち、負荷が短絡とも開放ともつかない半端なインピーダンスでは測定困難です。

通常は比例則の成立する出力短絡電流を測ります。この場合、負荷抵抗は充分に低くなければなりません。４．７Ωでは充分に低いとは言えないかもしれません。

従って、入力インピーダンスが充分に低い回路を使います。＃２様の云われるI-V変換、即ち電流電圧変換回路を使います。OPアンプと抵抗一本があればできます。反転増幅回路の形式で、入力は抵抗なし、帰還抵抗に高抵抗を使うというやつです。もちろんOPアンプは入力バイアス電流の小さなFET入力タイプを使います。
この出力電圧を測ってください。今の結果とたいして変わらないことになるかも知れませんが、規格ぎりぎりぴったりで動作するデバイスも少ないし、測定系には自分でコントロールし切れていない誤差も多々ありますから（光伝達効率等等）、そんなものなのでしょう。

お礼

ご返事が遅くなって申し訳ありません。

仰られたとおり、FET入力タイプのオペアンプと抵抗を購入して回路を組み光強度を測定した所、規格通りの出力光強度を確認できました。

ありがとうございましたm(__)m

回答No.2

tadys

フォトダイオードの出力は小さいので、I-V変換回路を使用するのが普通です。
http://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2004/11/p217-218.pdf

＞規格で強度10mWとなっている
全てのディバイスが規格通りの出力を出すわけでは有りません。
動作条件が規格の条件と異なっていれば異なる値になっても不思議は有りません。

＞規格の10mWを大きく下回る5.9mW
一桁違わないのですから“大きく”では無いですね。
レーザーダイオードにしろフォトダイオードにしろディバイスごとの性能のバラつきが有りますから、測定結果は十分に良い値と言えるでしょう。
規格通りの値を得るには、レーザーダイオードとフォトダイオードが規格通りの性能で動作している必要が有りますし、ファイバーとダイオードの結合が１００％の効率である必要が有ります。

自作の回路の場合、標準の測定器と比較して校正する必要が有ります。

お礼

ご返事が遅くなって申し訳ありません。

ご指摘いただいたとおり、I=V変換回路を組んで測定した所、規格通り約10mWの出力光強度を確認することが出来ました。やはり私の実験では不備があったようです。

お答え頂き、ありがとうございました。

回答No.1

umamimi

全然詳しくないですが、乾電池でいう「内部抵抗」みたいなものがあって
流れる電流値によって生じる電圧降下を考慮してないから誤差になってるんではないかと。
電流が大きいほど電圧降下が大きく、抵抗器両端の電圧が小さく見えてると思われますが。

負荷抵抗が4.7Ωってかなり小さいですが、ここに期待通りの電流が流せるほど「発電能力」は
高いんですか？

＞規格で強度10mW
私は詳しくないんで何の数値が全然想像もつかないんですが、
これでわかる人には充分なんですか？

電子部品の特性数値は沢山あって環境条件も関わったりするので
省略せずに示す方がいいです。
回答しようという人は、データシートにどう書かれてるか確認したく、すると
データシートを探し出す手間が生じます。
紛らわしいヒットがあれば取捨選択も必要です。

教えてほしいならそういう手間は予め省いておくのが礼儀ですらあると私は思いますけど
どうでしょう。
データシートのリンク先を示すだけで参照したい人の手間が激減するんですが。

前質問
http://okwave.jp/qa/q7888658.html
の方はお望みの回答を得られなかったのでしょうけど何の説明もなく閉じてますよね。
あちらの質問ページだけしか見てない人や回答者さんやは「失礼なやつ」と思うでしょう。

＞ロックインアンプ(NF回路の5610B)
「NF回路」ってのは「ネガティブフィードバック回路」かと思い質問文が理解できませんでしたがもしや
測定機メーカー「(株)エヌエフ回路設計ブロック」の事ですか？常識？

お礼

ご返事が遅くなって申し訳ありません。

質問をするにあたって、資料を用意しないなど不躾な態度をとってしまい大変申し訳ありませんでした。

次回、もし質問をする機会があれば、今回ご指摘頂いたとおり、回答者の方に礼を欠くような質問の仕方をしないよう心がけたいと思います。

今回は、ご回答いただきありがとうございました。