Le signal électrique en sortie du détecteur

Qu'il soit quantique ou thermique, le détecteur est à spécifier par sa sensibilité spectrale en courant Ri(λ), rapport exprimé en AW-1 entre le courant qu'il délivre et le flux incident, en fonction de la longueur d'onde. Dans le cas où on utilise un détecteur quantique, on peut aussi le spécifier par son rendement ou efficacité quantique η(λ), rapport, à chaque longueur d'onde, entre le nombre d'électrons délivrés et le nombre de photons incidents. Le rendement quantique et la sensibilité sont reliés par :

Si le spectre du rayonnement à capter est large, une bande spectrale de largeur élémentaire dλ autour de la longueur d'onde λ provoque en sortie de détecteur le courant élémentaire suivant :

où dΦp et dΦe sont, en unités photoniques (en s-1) et énergétiques (en W), l'expression du flux dans la bande, q la charge de l'électron, et h la constante de Planck.

Comme et , il ressort que, en réponse à un rayonnement spectralement large le courant en sortie du détecteur est égal à :

Si le rayonnement incident est quasi-monochromatique, le courant de sortie est plus simplement donné par :

La définition correcte du signal utile n'est pas toujours facile car, dans certains cas, le détecteur d'un capteur optronique reçoit du rayonnement en permanence et produit du signal, même en l'absence du phénomène recherché. Si le capteur fonctionne dans le visible ou dans le très proche infrarouge, et, si on fait une obscurité totale, on peut réduire au minimum ce courant de fond, dû à la lumière ambiante, car l'émission thermique des corps à température ambiante est extrêmement faible, et le signal détecté peut alors être proche du signal recherché. Si le même capteur fonctionne en ambiance lumineuse importante (utilisation en extérieur en présence de soleil), le détecteur peut être exposé à cet éclairage et délivrer un signal plus élevé que le signal attendu.

Par contre, dans l'infrarouge moyen et lointain, le rayonnement thermique, même dans l'obscurité, peut donner lieu à un signal non négligeable, qui est exploité en thermographie (mesures de températures), ou en imagerie thermique (mesure des différences de température d'un point à un autre d'une scène). Dans ces deux applications, pourtant très similaires, le signal « utile » est défini différemment : en thermographie, le signal utile est la valeur du courant délivré par le détecteur, car il est représentatif de la température de scène si le capteur est étalonné correctement alors qu'en imagerie thermique, c'est la variation du signal, d'un point à un autre, qui est le paramètre utile, sa valeur moyenne étant moins importante.

On voit que, dès la conception, il importe de définir la nature du signal que l'on cherche à exploiter. Ce qui s'applique à l'imagerie thermique est vrai aussi pour un grand nombre de capteurs optroniques, où ce n'est pas la valeur du signal lui-même qui est importante, mais plutôt sa variation lors de la présence du phénomène à caractériser : modulation d'une source (cas des transmissions optiques, imagerie (photographie numérique, télévision, ou imagerie infrarouge), détection de cibles, détection d'impulsion laser, surveillance de zone,...).