光电检测 直接外差探测VIP免费

直接检测与外差检测光ω2光ω1光ω1-ω2光电检测方法光电检测方法•直接探测与外差探测系统光信号接收器带通滤波器光电探测器放大器低通滤波器直接探测系统光光光电电光信号接收器带通滤波器光电探测器低通滤波器光ω1光ω1电电电放大器本征激光器外差探测系统直接检测直接检测•光电探测器的基本功能是把入射到探测器上的光功率转换为相应的光电流•光电流是光电探测器对入射光功率的响应，如果传递的信息表现为光功率的变化，利用光电探测器的直接光电转换功能就能实现信息的直接解调)()(tPheti光电探测器的平方律特性光电探测器的平方律特性•假定入射光的电场为是等幅正弦变化•光电探测器的光电转换定律•若探测器的负载电阻为RL，那么光电探测器的输出功率tEtessscos)(ssssPEteti2221)()(222sLLsePRRiP电输出功率正比于入射光功率的平方；光电流正比于光电场振幅的平方信噪比信噪比•设入射光电探测器的信号功率为si，噪声功率为ni，光电探测器的输出电功率为so，输出噪声功率为no，则总的输入功率为si＋ni，总的输出功率为so＋no•由光电探测器的平方律特性•信号和噪声的独立性，有)2()(222iiiiiioonnssknskns)2(22iiioionnsknkss•根据信噪比的定义，输出信噪比为iiiiiiiiooOnsnsnnssnsSNR/21/2222若（si/ni）<<1，则有直接探测方式不适宜输入信噪比小于1或微弱信号的探测若（si/ni）>>1，则有输出信噪比等于输入信噪比之半，光电转换后的信躁比损失不大，适宜于强光探测2)/()/(iioonsns)/(21)/(iioonsns直接探测——提高输入信噪比的光学方法直接探测——提高输入信噪比的光学方法•光谱滤波：基于目标辐射的波长与背景辐射波长之间的差别，利用光谱滤波法消除背景辐射的干扰•减小探测器的面积–场镜：在调制盘及探测器之间插入一个透镜，它能把视场边缘的光线折向光轴，使得焦平面上每一点发出的光线都充满探测器；–光锥：起到减小探测器面积的作用。探测器ab外差检测外差检测•该方法将包含有被测信息的相干光调制波相干光调制波和作为基准的本机振荡光波本机振荡光波，在满足波前匹配波前匹配条件下在光电探测器上进行混频混频。探测器输出的是频率为两光波光频差的拍频信号拍频信号•该信号包含有调制信号的调制信号的振幅振幅、频率和相位。通过检测拍频信号最终调制出被传送的信号•利用光的干涉原理fS-fL•设入射到探测器上的信号光场为：•本机振荡光场为：•入射到探测器上的总光场为：0cosssssEtEt0cosLLLLEtEt00coscossssLLLEtEtEt基本原理基本原理•；:量子效率；:光子能量；:差频。•式中第一、二项为余弦函数平方的平均值，等于1／2。•第三项（和频项）是余弦函数的平均值为零。而第四项（差频项）相对光频而言，频率要低得多。•当差频低于光探测器的截止频率时，光探测器就有频率为的光电流输出。/qhhsL2/sL2/sL22222200coscospsLsssLLLitEtEtEtEtEt0000cos[]cossLLssLsLLsLsEEtEEt光探测器输出的光电流混频后的频谱混频后的频谱sIf0s0ss220两束光频率必须足够接近，差频信号两束光频率必须足够接近，差频信号才能处于探测器的通频带范围内才能处于探测器的通频带范围内•探测能力强：光波的振幅、相位及频率的变化都会引起光电探测器的输出，因此外差探测不仅能够检测出振幅和强度调制的光波信号，而且可以检测出相位和频率调制的光信号•转换增益高：外差探测时经过光电接收器输出的电流幅值为0002hsmsssIKaaKPPPP和是信号光和本征光的功率外差检测与直接检测的性能比较外差检测与直接检测的性能比较同样信号光功率下，光外差探测和直接探测得到的信号功率比为G为转换增益相干探测中本征光的功率P0远大于接收到的信号光功率PS,通常是高几个数量级，因此G可高达107~108数量级220022222hssdsssIKPPPGIKPP...