フォトダイオードはどのように使うものなのでしょう？ ブレッドボードに取

質問

フォトダイオードはどのように使うものなのでしょう？ ブレッドボードに取り付けて使うものなのでしょうか？ 素人質問ですいません

回答No.5

tance · ベストアンサー

A No.3です。

要は、幅1nsecの光を電気信号パルスに変換したい、ということですか？
フォトダイオードにバイアスをかけて、直列抵抗を設けその抵抗の両端の
波形を出力とすることで電気パルスは得られると思います。（A No.2の
方の回答の回路からR2とC2を取り除いた回路）

しかし、そのような細い電気パルスを扱うのが大変です。ちょっとした
リード線によりパルスは消滅してしまいます。（正確には波形が極端に
変形してしまう）CPUでもこのような細いパルスは検知できないのでは
ないでしょうか。

このレベルになると、ECLとかLVDSといった高速の論理素子が必要です。
（CMOSでも速いものはありますが、ピンキリです）

何らかの方法で、パルス幅を広げないと扱うのが大変でしょう。
光パルスのエネルギーが大きいならR1に並列にコンデンサをつないで
これでパルスストレッチャを作ることはできます。

いずれにしても専門知識が必要です。

それと、トリガ信号のようなものを途中に入れるというのがどうも
理解できません。トリガ信号とパルスをどうやって区別するのですか？

補足

回答ありがとうございます。
申し訳ないですがhttp://oshiete.goo.ne.jp/qa/6233502.htmlに図つきで考えを載せたのでよろしかったら見てください。
回答・解説・指摘お願いします。

回答No.4

inara1

＞フォトダイオードがパルスレーザーの光を受光したらデジタル信号で'1'、光を受光してない時はデジタル信号で'0'のように連続して、カウンター回路におけるクロックのような役割ができないか
窒素レーザの繰り返し周波数は20Hz程度と遅いので、Siフォトダイオードを使ってそういう動作をさせることは可能です。

ANo.2の回路では、R2 と C2 がローパスフィルタになっていて、20Hzの成分を平均化してDC信号が出るようにしていますが、R2 と C2 を取り除けば、50ms 周期のパルス信号がそのまま出てくる（波形はなまってますが）ので、その信号の周期をカウンタ回路で測定することは可能です（パルス信号の最大値が小さいとカウンタが動作しないので、パルス信号を増幅する必要があります）。

測定したいのは、窒素レーザの光パルスの周期ということでしょうか？

お礼

回答ありがとうございました。
とりあえずPD買ってみたいと思います。

補足

回答ありがとうございます。
申し訳ないですがhttp://oshiete.goo.ne.jp/qa/6233502.htmlに図つきで考えを載せたのでよろしかったら見てください。
回答・解説・指摘お願いします。

回答No.3

tance

これは窒素レーザの、幅1nsecのパルスをPCに取り込もうという
話の続きですね。

そうだとすると、他の方がおっしゃっているとおり、平均値を見るのか
瞬時値を見るのかで、製作難易度が全く違ってきます。

瞬時値（パルス波形）を見たいのであれば、相当な高周波の専門知識が
必要です。フォトダイオード自体の持っている静電容量が大きいと
フォトダイオード自体が細いパルスに反応できません。

幸い光パワーは有り余るほどでしょうから、紫外域に感度のある
フォトダイオードで、端子間容量のできるだけ小さいもの、できれば
3pF以下のフォトダイオードを使えば、50Ωの純抵抗負荷に信号を
取り出せます。普通はTIAと呼ばれるアンプを使いますが、それこそ
専門家でも神経を使う回路となります。しかし、入力が大きいことで
アンプは不要ではないかと思います。

アナログ帯域2GHz以上くらいのオシロスコープの入力に50Ωの
同軸ケーブルをつなぎ、他端のコネクタをちょん切ってフォトダイオードと
51Ωのチップ抵抗(1.6mm×0.8mmくらいの表面実装用抵抗）を
つなげば波形は見えると思います。

問題は如何に浮遊リアクタンスを少なくつなげるかです。
1mmという距離は「遠距離」だという意識で顕微鏡作業のつもりで
組めばブレッドボードでもできます。

フォトダイオードの足は長さ1mmくらいを残して切断します。足が
長いだけで信号は通らなくなります。

同軸ケーブルも、心線と外皮線との間の絶縁体が見えているようでは
高速信号は伝わらないか歪みます。

なかなか文章だけでは伝わりにくいですね。

なお、当然ですが、瞬時値をPCに取り込むとすると、サンプリングレートが
少なくとも10Gspsくらいは必要です。このようなADコンバータはほぼ
入手不可能なので、オシロスコープをADコンバータとして使うことに
なります。オシロとPCをUSBやGPIBなどでつなぎ、波形データをPCから
読むという方式です。

補足

僕自身、質問の趣旨がわかっておらず迷惑をかけて申し訳ないです。inara1さんにお願いした質問と同じ質問になってしまうのですが、
考えているものとしては、フォトダイオードがパルスレーザーの光を受光したらデジタル信号で'1'、光を受光してない時はデジタル信号で'0'のように連続して、カウンター回路におけるクロックのような役割ができないかと考えています。
そして、そのクロックに時間t=0を設定してトリガー信号のようなものをパルスの途中に入れ、t=0からのパルス（クロック）の数でt=0からトリガー信号を入れるまでの時間を測定できないか？ということを考えています。
こういうことはできるでしょうか？
回答、解説、指摘お願いします。

回答No.2

inara1

この質問はこれ（http://sanwa.okwave.jp/qa6227220.html）の補足の質問ですね。質問が締め切られてしまったので答えられませんでした（再質問したあとベストアンサーをつけてしまうとそうなります）。

Siフォトダイオードが使えるかどうかは測定対象によります。平均パワーでいいのならフォトダイオードが使えますが、ピークパワーが必要なら、ここ（http://jp.hamamatsu.com/resources/products/etd/pdf/Phototubes_TPT1001E07.pdf）にあるような光電管が必要です（その7ページに超高速管の応答速度が出ています）。

もし平均パワーでいいのなら、フォトダイオードはここ（http://jp.hamamatsu.com/products/sensor-ssd/pd041/pd054/pd055/index_ja.html）にあるようなものから選んでください（パーツショップに売っているようなプラスティックモールドのフォトダイオードは紫外光に対する感度がほとんどないので使えないと思います）。

ブレッドボードで配線すると高速応答しないので、実際に使う場合はちゃんとした基板上に実装して、配線の引き回しに注意する必要がありますが、ラフな動作確認であればブレッドボードでも可能だと思います。添付図のような回路で平均パワーを測定することができます。出力信号はDC（直流）電圧なので、デジタルマルチメータなどで信号強度を確認できます。それでどれくらいの電圧が出るか見てみるといいと思います（入射光量によって電圧が違いますので）。そこそこの電圧が出ていれば、データロガーとかADボードなどを使ってＰＣで測定できるでしょう。

このような測定では、本来はここ（http://www.newport-japan.jp/pdf/0712.pdf）にあるような測定器を使うべきですが、ここで紹介した方法はそのような機器を買うお金がないときの簡易的な測定法だということを念頭に置いてください。

補足

何度も質問で申し訳ないです
考えているものとしては、フォトダイオードがパルスレーザーの光を受光したらデジタル信号で'1'、光を受光してない時はデジタル信号で'0'のように連続して、カウンター回路におけるクロックのような役割ができないかと考えています。
そして、そのクロックに時間t=0を設定してトリガー信号のようなものをパルスの途中に入れ、t=0からのパルス（クロック）の数でt=0からトリガー信号を入れるまでの時間を測定できないか？ということを考えています。
こういうことはできるでしょうか？言葉足らずで分かりにくければ、お手数なんですが、また指摘お願いします。

回答No.1

Executione

これは、答えにくい質問ですなぁ。
まず、ブレッドボードというのは、フォトダイオードに限らず、何かの電子回路の試作を作ったり、実験に用いたりするための基盤のことです。もちろんフォトダイオードを使った回路をブレッドボードに取り付けて配線してもいいわけです。

フォトダイオード自体は、簡単にいえば、光を当てると電流が流れるという部品です。
暗いと流れず、明るいほど電流がよく流れるというものです。いろいろな回路に使われていると思いますが、わかりやすいのは、光センサーのような回路ですね。どのくらい明るいかを判別する回路とか。
そういう使い方をします。