光波的探測(cè)與解調(diào)

光波的探測(cè)與解調(diào)第一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日按光——電相互作用分類按響應(yīng)區(qū)域分類探測(cè)機(jī)理及其分類第二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)：光電導(dǎo)器件紅限光電流響應(yīng)速度特點(diǎn)：必須施加電壓才能工作第三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日內(nèi)光電效應(yīng)（續(xù)）光伏效應(yīng)載流子的激發(fā)——光子載流子的分離——內(nèi)建電場(chǎng)光電流：第四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日內(nèi)光電效應(yīng)（續(xù)）光伏器件的電流電壓特性（5-5）對(duì)應(yīng)的工作模式及其特點(diǎn)：開(kāi)路、短路、正偏、反偏。第五頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日內(nèi)光電效應(yīng)（續(xù)）其他光伏器件及其特性：PIN光電二極管頻響高、暗電流小，常用APD（雪崩光電二極管）增益高、對(duì)偏壓和溫度敏感穩(wěn)定增益的方法肖特基勢(shì)壘光電二極管響應(yīng)速度快，紫外特性好第六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日外光電效應(yīng)特點(diǎn)：載流子離開(kāi)材料表面電子的動(dòng)能：常見(jiàn)的幾種器件：真空光電二極管（電流容量大、可以有一定的增益）光電倍增管靈敏度高、一般要冷卻才能工作、對(duì)偏壓和溫度非常敏感、注意避光保存第七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日探測(cè)器中的噪聲意義：探測(cè)器位于接收系統(tǒng)的第一級(jí)，其噪聲水平直接影響到系統(tǒng)的性能。半導(dǎo)體中的噪聲熱噪聲G-R噪聲：與器件的制作工藝有關(guān)發(fā)射噪聲低頻噪聲第八頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日探測(cè)器中的噪聲（續(xù)）外光電效應(yīng)中的噪聲發(fā)射噪聲暗電流噪聲倍增噪聲：光電倍增管各個(gè)倍增極的增益有一定的起伏第九頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日探測(cè)器中的噪聲（續(xù)）光電探測(cè)器中的噪聲分布第十頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光電探測(cè)器的特性指標(biāo)光譜響應(yīng)響應(yīng)范圍峰值響應(yīng)響應(yīng)度R探測(cè)器輸出與輸入光功率的比值單位一般為該值是直流狀態(tài)下、峰值波長(zhǎng)時(shí)的測(cè)試值第十一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光電探測(cè)器的特性指標(biāo)（續(xù)）等效噪聲功率（NEP）產(chǎn)生單位信噪比所需的入射功率對(duì)帶寬和輸入頻率都有限制頻率響應(yīng)上升和下降時(shí)間3dB帶寬截止頻率（單位增益）第十二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光電探測(cè)器的特性指標(biāo)（續(xù)）暗電流極限參數(shù)擊穿電壓幾何參數(shù)有源區(qū)面積結(jié)電容溫度系數(shù)第十三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光電探測(cè)器的特性指標(biāo)（PIN）第十四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光電探測(cè)器的特性指標(biāo)（APD）第十五頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光波的解調(diào)強(qiáng)度調(diào)制的解調(diào)輸入：輸出：振幅調(diào)制的解調(diào)輸入：輸出：第十六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光波的解調(diào)（續(xù)）偏振調(diào)制的解調(diào)偏振分光棱鏡的原理第十七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光波的解調(diào)（續(xù)）未調(diào)制的輸入光沿450偏振入射兩路光的振幅為：當(dāng)偏振面轉(zhuǎn)動(dòng)后：第十八頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光波的解調(diào)（續(xù)）可以證明，兩路信號(hào)的光強(qiáng)與角度有如下關(guān)系：特點(diǎn)：測(cè)量范圍限制可以消除光源波動(dòng)和傳輸通道的干擾的影響第十九頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光波的解調(diào)（續(xù)）頻率及相位調(diào)制的解調(diào)信號(hào)預(yù)處理：將頻率或相位信息轉(zhuǎn)化為光強(qiáng)信息。干涉光路（5-19）第二十頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日光波的解調(diào)（續(xù)）輸出光強(qiáng)：相位解調(diào)零差檢測(cè)外差檢測(cè)頻率解調(diào)第二十一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日靈敏度極高對(duì)光源的要求也非常苛刻各種穩(wěn)定和補(bǔ)償系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)成本高應(yīng)用舉例光纖水聽(tīng)器（聲納）干涉解調(diào)的特點(diǎn)第二十二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日特殊探測(cè)方法弱信號(hào)探測(cè)的意義考慮問(wèn)題的關(guān)鍵——抑制噪聲分析噪聲和信號(hào)的特點(diǎn)，尋找可供分離的依據(jù)幾種方法的特點(diǎn)光子計(jì)數(shù)法相關(guān)探測(cè)法取樣積分法第二十三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日特殊探測(cè)方法之光子計(jì)數(shù)法光電倍增管的脈高分布曲線（5-21）窗口電平的選擇光子堆積現(xiàn)象原因修正方法加權(quán)計(jì)數(shù)減小入射功率第二十四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日特殊探測(cè)方法之相關(guān)探測(cè)相關(guān)的定義：輸入信號(hào)：參考信號(hào)：相關(guān)運(yùn)算結(jié)果：特點(diǎn)：能夠剔除信號(hào)內(nèi)包含的噪聲！第二十五頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日相關(guān)探測(cè)的應(yīng)用例一：振幅調(diào)制例二：鎖定放大器的原理（5-23）第二十六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日特殊探測(cè)方法之取樣積分輸入信號(hào)及其信噪比為：經(jīng)過(guò)M次迭加后：輸出信號(hào)的信噪比：特點(diǎn)：能夠從強(qiáng)噪聲中提取信息第二十七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日取樣積分的應(yīng)用OTDR（光時(shí)域反射計(jì)