光波的探測與解調第一頁，共30頁。按光——電相互作用分類按響應區(qū)域分類探測機理及其分類第二頁，共30頁。光電效應內光電效應：光電導器件紅限光電流響應速度特點：必須施加電壓才能工作第三頁，共30頁。內光電效應（續(xù)）光伏效應載流子的激發(fā)——光子載流子的分離——內建電場光電流：第四頁，共30頁。內光電效應（續(xù)）光伏器件的電流電壓特性（5-5）對應的工作模式及其特點：開路、短路、正偏、反偏。第五頁，共30頁。內光電效應（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、對偏壓和溫度敏感穩(wěn)定增益的方法肖特基勢壘光電二極管響應速度快，紫外特性好第六頁，共30頁。外光電效應特點：載流子離開材料表面電子的動能：常見的幾種器件：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、對偏壓和溫度非常敏感、注意避光保存第七頁，共30頁。探測器中的噪聲意義：探測器位于接收系統(tǒng)的第一級，其噪聲水平直接影響到系統(tǒng)的性能。半導體中的噪聲熱噪聲G-R噪聲：與器件的制作工藝有關發(fā)射噪聲低頻噪聲第八頁，共30頁。探測器中的噪聲（續(xù)）外光電效應中的噪聲發(fā)射噪聲暗電流噪聲倍增噪聲：光電倍增管各個倍增極的增益有一定的起伏第九頁，共30頁。探測器中的噪聲（續(xù)）光電探測器中的噪聲分布第十頁，共30頁。光電探測器的特性指標光譜響應響應范圍峰值響應響應度R探測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、峰值波長時的測試值第十一頁，共30頁。光電探測器的特性指標（續(xù)）等效噪聲功率（NEP）產生單位信噪比所需的入射功率對帶寬和輸入頻率都有限制頻率響應上升和下降時間3dB帶寬截止頻率（單位增益）第十二頁，共30頁。光電探測器的特性指標（續(xù)）暗電流極限參數擊穿電壓幾何參數有源區(qū)面積結電容溫度系數第十三頁，共30頁。光電探測器的特性指標（PIN）第十四頁，共30頁。光電探測器的特性指標（APD）第十五頁，共30頁。光波的解調強度調制的解調輸入：輸出：振幅調制的解調輸入：輸出：第十六頁，共30頁。光波的解調（續(xù)）偏振調制的解調偏振分光棱鏡的原理第十七頁，共30頁。光波的解調（續(xù)）未調制的輸入光沿450偏振入射兩路光的振幅為：當偏振面轉動后：第十八頁，共30頁。光波的解調（續(xù)）可以證明，兩路信號的光強與角度有如下關系：特點：測量范圍限制可以消除光源波動和傳輸通道的干擾的影響第十九頁，共30頁。光波的解調（續(xù)）頻率及相位調制的解調信號預處理：將頻率或相位信息轉化為光強信息。干涉光路（5-19）第二十頁，共30頁。光波的解調（續(xù)）輸出光強：相位解調零差檢測外差檢測頻率解調第二十一頁，共30頁。靈敏度極高對光源的要求也非常苛刻各種穩(wěn)定和補償系統(tǒng)復雜系統(tǒng)成本高應用舉例光纖水聽器（聲納）干涉解調的特點第二十二頁，共30頁。特殊探測方法弱信號探測的意義考慮問題的關鍵——抑制噪聲分析噪聲和信號的特點，尋找可供分離的依據幾種方法的特點光子計數法相關探測法取樣積分法第二十三頁，共30頁。特殊探測方法之光子計數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象原因修正方法加權計數減小入射功率第二十四頁，共30頁。特殊探測方法之相關探測相關的定義：輸入信號：參考信號：相關運算結果：特點：能夠剔除信號內包含的噪聲！第二十五頁，共30頁。相關探測的應用例一：振幅調制例二：鎖定放大器的原理（5-23）第二十六頁，共30頁。特殊探測方法之取樣積分輸入信號及其信噪比為：經過M次迭加后：輸出信號的信噪比：特點：能夠從強噪聲中提取信息第二十七頁，共30頁。取樣積