選擇過(guò)程的第二步是估計(jì)給定入射光強(qiáng)度下光電探測(cè)器輸出端的信噪比，這是潛在用戶需要知道的一個(gè)重要因素，至少是近似的。期望的結(jié)果是盡可能高的信噪比。

文獻(xiàn)中使用了兩種不同的輻射強(qiáng)度定義。在第一個(gè)定義中，它是每單位立體角的輻射功率，在第二個(gè)定義中是通過(guò)單位面積的輻射功率。后者更恰當(dāng)?shù)胤Q為輻照度，或I(單位為W?m?2)。假設(shè)具有恒定輻照度的單色光照射具有有效面積a的光電探測(cè)器。光子到達(dá)表面的速率(nγ)為：

在這個(gè)方程中，Eγ=hc/λ是單個(gè)光子的能量;P=IA是入射光的功率;h是普朗克常數(shù)，c是光速。探測(cè)器中電荷載流子光生的最終速率由下式給出：

光探測(cè)器的輸出信號(hào)可以看作是電流脈沖的時(shí)間順序，每個(gè)脈沖都來(lái)自一個(gè)光產(chǎn)生的電荷載流子。綜上所述，方程1和2表明，ne線性依賴于I和a的乘積。最大化S/N可能包括最大化信號(hào)S和/或最小化噪聲N。對(duì)于給定的輻照度，增加信號(hào)可能通過(guò)增加入射光功率和光收集光學(xué)器件或通過(guò)選擇具有更大的有效面積的光電探測(cè)器。可以通過(guò)選擇具有較低固有噪聲的檢測(cè)器和/或通過(guò)限制檢測(cè)帶寬來(lái)降低噪聲。制造商提供指南，有時(shí)在印刷和作為在線資源，如何估計(jì)最小可檢測(cè)功率-輸入光功率產(chǎn)生的S/N = 1在檢測(cè)器的輸出。光電探測(cè)器的規(guī)格表也可能以W/√Hz為單位列出噪聲等效功率(NEP)，即在1hz帶寬下產(chǎn)生等于噪聲電流均方根(rms)的入射光功率。NEP在比較光電探測(cè)器時(shí)是有用的，在其他條件相同的情況下，具有較低NEP的光電探測(cè)器產(chǎn)生較高的信噪比輸出。

重要的是要注意幾點(diǎn):

1)完整的信噪比估計(jì)應(yīng)該包括檢測(cè)電路對(duì)噪聲的貢獻(xiàn)(例如，由電阻或跨阻放大器引起的噪聲)。對(duì)于具有內(nèi)部增益的光電探測(cè)器來(lái)說(shuō)，這一貢獻(xiàn)變得不那么重要，而這一事實(shí)本身就是光電探測(cè)器中增益的原因。最小可探測(cè)功率是探測(cè)帶寬的函數(shù)。更高的帶寬增加了噪聲，因此增加了最小可探測(cè)功率。另外，對(duì)于給定功率的輸入光，較高的帶寬會(huì)降低信噪比。

3)如果需要高保真度，則需要大帶寬-輸出電信號(hào)準(zhǔn)確地再現(xiàn)輸入光信號(hào)。

4)給定帶寬下的最小可探測(cè)功率總是大于相同帶寬下的NEP。

5)光電探測(cè)器的終端電容影響檢測(cè)帶寬，電容越高，帶寬越小。

6)對(duì)于固態(tài)光電探測(cè)器(pmt除外)，較大的有源面積會(huì)導(dǎo)致較大的端電容，從而降低檢測(cè)帶寬。因此，在靈敏度和帶寬之間，或者靈敏度和信號(hào)保真度之間存在權(quán)衡。

審核編輯 黃宇