vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2023-68-4-344-352vestift-822Research ArticleРАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕRADIOELECTRONICS, INSTRUMENT-MAKINGВлияние угла освещения на выходные параметры кремниевого фотоумножителяInfluence of illumination angle on the output parameters of a silicon photomultiplierГулаковИ. Р.GulakovI. R.

Гулаков Иван Романович – доктор физико-математических наук, профессор кафедры физических и математических основ информатики.

Ул. Ф. Скорины, 8/2, 220114, Минск

Ivan R. Gulakov – Dr. Sci (Physics and Mathematics), Professor of the Department of Physical and Mathematical Foundations of Informatics.

8/2, F. Skorina Str., 220114, Minsk

gulakov@bsu.byЗеневичА. О.ZenevichA. O.

Зеневич Андрей Олегович – доктор технических наук, профессор, ректор.

Ул. Ф. Скорины, 8/2, 220114, Минск

Andrey O. Zenevich – Dr. Sci. (Engineering), Professor, Rector.

8/2, F. Skorina Str., 220114, Minsk

a.zenevich@bsac.byКочергинаО. В.KocherginaO. V.

Кочергина Ольга Викторовна* – преподаватель кафедры радио- и информационных технологий.

Ул. Ф. Скорины, 8/2, 220114, Минск

Olga V. Kochergina – Lecturer at the Department of Radio and Information Techno logies.

8/2, F. Skorina Str., 220114, Minsk

o.kochergina@bsac.byБелорусская государственная академия связиBelarusian State Academy of Communications202308012024684344352Copyright © Гулаков И.Р., Зеневич А.О., Кочергина О.В., 20242024Гулаков И.Р., Зеневич А.О., Кочергина О.В.Gulakov I.R., Zenevich A.O., Kochergina O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/822

Исследовано влияние напряжения питания на величину фотосигнала и отношение сигнал/шум при изменении угла падения оптического излучения на фоточувствительную поверхность кремниевых фотоумножителей Ketek РМ 3325, ON Semi FC 30035 и КОФ5-1035. Приведена схема установки и методика исследования. Выполнены измерения зависимостей величины фотосигнала исследуемых фотоприемников от величины перенапряжения, определены значения отношения сигнал/шум. Установлено, что плоский угол зрения кремниевых фотоумножителей зависит от напряжения питания фотоприемника. Приведены диаграммы изменения величины фотосигнала от углов падения оптического излучения на фоточувствительную поверхность фотоприемников. Установлено, что для напряжений питания, превышающих напряжение пробоя не более чем на 1 В, наблюдается уменьшение фотосигнала в пределах плоского угла зрения до уровня 60 % от его максимального значения для КОФ5-1035 и до уровня 80 % для Ketek РМ 3325 и ON Semi FC 30035.  Получены зависимости отношения сигнал/шум от угла падения оптического излучения на фоточувствительную поверхность при различных перенапряжения. Результаты данной статьи могут найти применение при разработке и конструировании приборов и устройств для регистрации оптического излучения на основе кремниевых фотоумножителей.

The influence of supply voltage on the photosignal value and signal-to-noise ratio has been studied while changing the incidence angle of optical radiation on the photosensitive surface of Ketek PM 3325, ON Semi FC 30035, and KOF5-1035 silicon photomultipliers. A scheme of the installation and a research technique are given. An installation scheme and a research technique have been given.The magnitude of the photosignal of the studied photodetectors was measured as a function of the magnitude of the overvoltage, and the signal-to-noise ratios were determined. The photosignal values of the studied photodetectors have been conducted as a function of overvoltage value, and the signal-to-noise ratios have been determined.It has been established that a flat vision angle of silicon photomultipliers depends on the photodetector supply voltage. Diagrams of changing the photosignal values from the incidence angles of optical radiation on the photosensitive surface of photodetectors have been given.It has been found that at supply voltages exceeding the breakdown voltage by no more than 1 V, the maximum deviation of the incidence angle of optical radiation on the photosensitive surface of silicon photomultipliers within a flat vision angle leads to a decrease in the signal-to-noise ratio to at least 60 % of the maximum value for KOF5-1035 and not more thant 80 % for Ketek PM 3325 and ON Semi FC 30035.The dependences of the signal-to-noise ratio on incidence angle of optical radiation on a photosensitive surface for various overvoltages have been given. The results of this article can be applied in the development and design of instruments and devices for detecting optical radiation based on silicon photomultipliers.

кремниевый фотоумножительфотосигналугол падения оптического излученияплоский угол зренияотношение сигнал/шумsilicon photomultiplierphotosignalincidence angle of optical radiationa flat vision anglesignal-to-noise ratioReferencesМакаренко, В. Технология Li-Fi как альтернатива Wi-Fi / В. Макаренко // Электрон. компоненты и системы. – 2020. – № 1. – С. 46–51.Makarenko. V. Li-Fi technology as an alternative to Wi-Fi. Elektronnye komponenty i sistemy = Electronic Components and Systems, 2020, no. 1, pp. 46–51 (in Russian).Lifi: The Future Technology in Wireless Communication / V. Arya [et al.] // Int. J. Adv. Res. Electric., Electron. Instrument. Eng. – 2015. – Vol. 4, iss. 4. – P. 2340–2343.Arya V., Priya P., Resma Omanakuttan, Shilby Baby. Lifi: The Future Technology in Wireless Communication. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2015, vol. 4, iss. 4, pp. 2340–2343.Шассаж, Л. Сети Li-Fi: возможности и перспективы / Л. Шассаж // Соврем. светотехника. – 2018. – № 1. – С. 47–49Chassage L. LiFi networks: opportunities and prospects. Sovremennaya svetotekhnika [Modern Lighting Engineering], 2018, no. 1, pp. 47–49 (in Russian).Silicon photomultiplier current and prospective applications in biological and radiological photonics / M. Staglianoa [et al.] // EPH – Int. J. Sci. Eng. – 2018. – Vol. 4, iss.10. – P. 10–29. https://doi.org/10.53555/eijse.v4i4.143Staglianoa M., Abegão L., Chiericia A., d’Erricoa F. Silicon photomultiplier current and prospective applications in biological and radiological photonics. EPH – International Journal of Science and Engineering, 2018, vol. 4, iss. 10, pp. 10–29. https://doi.org/10.53555/eijse.v4i4.143Кремниевый фотоэлектронный умножитель. Новые возможности / С. Клемин [и др.] // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2007. – № 8. – С. 80–86.Klemin S., Kuznetsov Yu., Filatov L., Buzhan P., Dolgoshein B., Ilyin A., Popova E. Silicon photomultiplier. New opportunities. Elektronika: nauka, tekhnologiya, biznes = Electronics: Science, Technology, Business, 2007, no. 8, pp. 80–86 (in Russian).Special Issue on: Optical Wireless Communications for Emerging Connectivity Requirements / M. Ali [et al.] // IEEE Open J. Commun. Soc. – 2021. – № 2. – P. 82–86. https://doi.org/10.1109/OJCOMS.2020.3045818Ali M., Khalighi A., Ghassemlooy Z., Alouini M.-S., Hranilovic S., Zvanovec S. Special Issue on: Optical Wireless Communications for Emerging Connectivity Requirements. IEEE Open Journal of the Communications Society, 2021, no. 2, pp. 82–86. https://doi.org/10.1109/OJCOMS.2020.3045818Гулаков, И. Р. Спектральные характеристики кремниевых фотоэлектронных умножителей / И. Р. Гулаков, А. О. Зеневич, О. В. Кочергина // Успехи приклад. физики. – 2021. – Т. 9, № 2. – С. 164–171. https://doi.org/10.51368/23074469-2021-9-2-164-171Gulakov I. R., Zenevich A. O., Kochergina O. V. Spectral characteristics of silicon photomultiplier. Uspekhi prikladnoi fiziki = Advances in Applied Physics, 2021, vol. 9, no. 2, pp. 164–171 (in Russian). https://doi.org/10.51368/2307-4469-2021-92-164-171Шубин, В. В. Информационная безопасность волоконно-оптических систем / В. В. Шубин; Всерос. науч.-исслед. ин-т эксперимент. физики. – М., 2015. –258 с.Shubin V. V. Information Security of Fiber-Optic Systems. Moscow, All-Russian Research Institute of Experimental Physics Publ., 2015. 258 p. (in Russian).Гулаков, И. Р. Фотоприемники квантовых систем / И. Р. Гулаков, А. О. Зеневич. – Минск: УО ВГКС, 2012. – 276 с.Gulakov I. R., Zenevich А. О. Photodetectors of Quantum Systems. Minsk, Higher State College of Communications Publ., 2012. 276 p. (in Russian).Работа кремниевых фотоэлектронных умножителей со структурой p+–p–n+ в режиме одноквантовой регистрации / М. А. Асаёнок [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. – 2020. – Т. 65, № 3 – С. 349–356. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-3-349-356Asayonak M. А., Zenevich A. O., Kacharhina V. V., Novikau Y. V., Saroka S. A. Operation of silicon photoelectronic multipliers with the structure p+–p–n+ in the single quantum registration mode. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physicaltechnical series, 2020, vol. 65, no. 3, pp. 349–356 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-3-349-356Зеневич, А. О. Исследование динамического диапазона кремниевых фотоэлектронных умножителей / А. О. Зеневич, О. В. Кочергина // Изв. высш. учеб. заведений. Электроника. – 2021. – Т. 26, № 1. – С. 30–39. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-1-30-39Zenevich A. O., Kochergina O. V. Investigation of Dynamic Range of Silicon Photoelectronic Multiplyers. Izves- tiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektronika = Proceedings of Universities. Electronics, 2021, vol. 26, no. 1, pp. 30–39 (in Russian). https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-1-30-39

The authors declare that there are no conflicts of interest present.