非相干光的检测与变换VIP专享VIP免费

第七章非相干光变换与检测第一节光电信号变换与光电测量系统概述非相干光学信号是指光载波为非相干光，用于检测光功率、光频率或相位，或者光载波是相干的，但检测的是光功率变换的目的1）将待处理的信息加载到光载波上，得到光载波的信号2）改善系统的时间或空间分辨率和动态品质，用以提高传输效率和检测精度3）改善系统的检测信噪比，提高系统可靠性变换的方法借助于几何光学、物理光学、光电子学等几何光学：直线性、透射、反射、折射、成像等物理光学：干涉、衍射、光强、波长变换、偏振等光电子学：电光效应、声光效应、磁光效应、空间调制等光电信号变换方法与应用范围变换方法光学原理应用范围几何光学法透射、反射、折射、散射、遮光、光学成像等非相干光学现象或方法光开关、光学编码、光扫描、瞄准定位、光准直、外观质量检测、测长测角、测距等物理光学法干涉、衍射、散斑、全息、波长变换、光学拍频、偏振等相干光学现象或方法莫尔条纹、干涉计量、全息计量、散斑计量、外差干涉、外差通信、光谱分析、多普勒测速等光电子学法电光效应，声光效应、磁光效应、空间光调制、光纤传光与传感等光调制、光偏转、光开关、光通信、光记录、光存储、光显示等光源、光学变换系统和光电接收器件构成了光电检测系统直接检测光电系统相干检测光电系统光信息为光强，被测量被携带于光载波的强度之中，光电器件直接接收光强度变化，再用解调的方法检测出被测信息的系统光信息加载于相干光源的光载波的振幅、频率、相位之中的系统非相干检测光电系统光源为非相干光，用调制的方法使被测信息加载于调制光的幅度、频率、相位之中，再用光电检测的方法从调制光检测出被测信息的系统光电变换的基本形式1)被测对象为辐射源的形式辐射源光学系统光电器件光电探测器件直接探测物体本身的辐射量以确定目标物的存在。光电变换的基本形式1)被测对象为辐射源的形式为了克服直流放大器中零点漂移和环境温度的影响，以及减少背景辐射的噪声干扰——常采用光学调制技术或电子斩波器调制，通过滤波器可提高信噪比。1)被测对象为辐射源的形式设物体全辐射通量密度4TM光电变换的基本形式在近距离测量时，前置放大器输出电压信号（不计大气吸收）ε—发射率；σ—波尔兹曼常数；T—绝对温度MRmSGAMU0τ—光学系统的透过率；m—光学调制系统的透过率；S—光电器件光电灵敏度；G—电路变换系数；A—放大器放大倍数；R—光电变换系数光电变换的基本形式2)光透过被测对象的形式光电器件光源透光均匀介质光电变换的基本形式当光透过均匀介质时，光被吸收而减弱的规律为de02)光透过被测对象的形式RU00de0Ф0—入射到介质表面的通量；α—介质吸收系数；d—介质的厚度实验表明：在液体或气体中，α(=μγ)值与物质的浓度成正比。(μ—表示液体或气体对光的吸收性质；γ—浓度)光电变换器的输出电压为光电变换的基本形式3)光由被测对象反射的形式光源光电器件具有反射介质光反射有镜面反射和漫反射两种形式——其反射的物理性质有所不同光电变换的基本形式3)光由被测对象反射的形式光电变换的基本形式4)光由被测对象遮挡的形式光电器件光源遮光物质光电变换的基本形式设光电器件光敏面的宽度和高度为b，而被测物体的宽度大于b，物体遮挡光的位移量为Δl，则物体遮挡入射到器件的光照面积的变量为lbA4)光由被测对象遮挡的形式lEbRRAEU0变换器输出位移量的信号电压为：光电变换的基本形式5)被测对象经光信息量化的形式光学变换光电器件光源信息光电变换的基本形式6)光传输信息的形式信息信息调制器解调器第二节光电直接检测系统的基本工作原理检测系统可经光学变换或直接由检测器接收被测信号在其前端还可经过频率滤波（如滤光片）和空间滤波（如光阑）等处理此时光学变换也接收到背景辐射，并与信号一起入射到检测器的光敏面上假定入射的信号光强为tcosAtES222AtEPSSA—信号光强振幅ω—信号光的圆频率其平均光功率为而光检测器输出的电流为22AhetEhePISSS式中光电...