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平衡探测器（Balanced Detector）是一种利用两个匹配的光电二极管以差分方式工作的高灵敏度光接收装置，广泛应用于相干光通信、光学相干断层扫描（OCT）、量子光学、微弱信号检测及激光雷达等领域。其核心原理是将输入光信号分为两路（通常通过90°光混频器或分束器），分别照射到两个特性高度一致的光电探测器上，再将二者输出的光电流进行差分放大，从而有效抑制共模噪声（如激光强度噪声、电源波动和环境干扰），显著提升信噪比（SNR）和系统动态范围。
在典型结构中，两路光信号相位相差180°（或正交），当它们同时入射到匹配的探测器时，有用信号以差模形式被增强，而共同的背景光或光源强度起伏则作为共模成分被抵消。这种差分机制使平衡探测器对激光相对强度噪声（RIN）的抑制能力可达20–40 dB，特别适合处理微弱调制信号或在强背景光下提取目标信息。
平衡探测器通常采用高速、低暗电流的InGaAs PIN或雪崩光电二极管（APD），工作波段覆盖800–1700 nm（常见于通信C/L波段）。为确保性能，两个探测单元需在响应度、电容、暗电流等参数上高度匹配，且电路设计需保证良好的共模抑制比（CMRR>30 dB）和宽带宽（可达数十GHz）。此外，集成化平衡探测模块常内置跨阻放大器（TIA）和温度补偿电路，便于系统集成。
在应用方面，平衡探测是相干接收机（如QPSK、QAM解调）的关键组件，也是OCT系统实现高分辨率成像的核心；在量子密钥分发（QKD）中，它用于精确测量单光子级别的干涉信号。随着光子集成技术的发展，基于硅光或InP平台的片上平衡探测器正逐步实现小型化与低成本化。总之，平衡探测器凭借其z越的噪声抑制能力和高灵敏度，已成为现代精密光电系统不可少的核心器件。
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平衡探测器