光电探测器噪声分析及降低噪声的方法

探讨了光电探测器的噪声，分析了光电探测器的噪声电压、噪声电流的影响因素，并提出了解决的方法。根据探测器噪声影响因素，分析了普通检测电路存在的不足，设计了一种优化检测电路，通过减小电路带宽，减少噪声，从而提高系统的信噪比，增强探测器的探测能力。     

光电探测器的电噪声及其应用

电噪声检测方法正在成为一种无损的电子器件可靠性表征手段,而人们对其在光电探测器方面应用的研究还较少.本文在总结光电探测器电噪声类型及产生机理的基础上,分析了光电探测器与电噪声相关的各项性能参数.电噪声不仅是影响光电探测器性能的重要物理量,而且与光电探测器材料缺陷、界面缺陷及深能级陷阱存在相关性.构造的适当噪声参量可以表征光电探测器中的上述缺陷.与电噪声相关的缺陷往往是导致器件失效的因素,借鉴电噪声用于金属-氧化物-半导体场效应晶体管质量和可靠性表征的方法,本文提出了电噪声在表征光电探测器质量和可靠性方面的应用.     

光电探测器的量子噪声特性研究

光电探测器在高新技术领域有着广泛应用,量子噪声是光电探测器的一个主要噪声源,它影响和决定着探测的灵敏度,在误差分析中是一个重要的因素.讨论了噪声与误差的联系与区别.在分析量子噪声来源的基础上,用实验验证了光电探测器一次光电子发射的概率满足泊松分布律,但倍增的光电子发射概率由于倍增噪声而不再遵守泊松分布律.引入噪声比例因子来描述和处理光电探测器的误差.     

基于光电二极管反偏的光电检测电路的噪声分析

噪声性能是限制光电检测电路探测能力的重要因素,针对这个问题,设计了基于光电二极管反偏的光电检测电路并分析其电路噪声,分析噪声时,创新性地从光电检测电路结构出发,将整个电路等效为光电二极管、晶体三极管、运算放大器三个级联模块,详尽分析了每个模块的噪声来源及其相关因素,计算每个模块的输出噪声,最终得出整个电路的输出噪声电压模型。根据输出噪声电压模型,确定了电路的各项参数,预估电路的输出噪声电压,最后,搭建实际电路,测量电路的噪声性能,验证了输出噪声电压模型的准确性,实现低噪声光电检测电路的设计。     

光电探测器噪声特性分析

光电探测器输出信号的真实性和稳定性是衡量其工作性能的重要指标.分析光电探测器的输出噪声,对提高器件工作性能的研究具有指导意义.针对光电探测器不同的噪声来源,从光电探测器噪声产生机理上全面分析了其输出噪声,给出了几种噪声电流的理论计算关系,为进一步研究光电探测器的噪声特征打下了一定的基础.     

光电耦合器辐照损伤的噪声检测

分析了光电耦合器辐照噪声特性,提出了光电耦合器辐照噪声的检测方法,搭建了光电耦合器噪声测试电路.实验结果表明,噪声参量比电参量更能灵敏真实地反映光电耦合器的辐照损伤程度.     

谐振式光学陀螺三角波调制过冲噪声的抑制北大核心

谐振式光学陀螺中,利用三角波调制会引入过冲量,对陀螺的输出精度影响极大。对采用三角波调制技术对光电探测器输出方波信号的影响进行了理论推导及仿真,分析表明高次谐波是产生过冲噪声的主要因素。设计了一种含有可调低通滤波电路的光电探测器对高次谐波进行抑制,调制信号输入频率范围为400 kHz^1.8 MHz,将光电探测器截止频率分别设置为调制频率的1~1.5倍、3~3.5倍和6~8倍对光电探测器性能进行测试。结果表明,所设计的电路达到了消除过冲噪声的目的,最大可抑制16 dB左右的过冲噪声,尤其对2,3次等低倍频的谐波具有良好的抑制效果。     

一种功率型光耦合单片集成光电检测电路

针对功率型光电检测电路微弱光信号检测和功率输出的需求,研制了一种集成光电探测传感器和信号处理电路,且带功率驱动功能的单片光电检测电路.从理论上探讨了光电探测器的工艺兼容与系统噪声匹配,设计了专用的光电探测器以及适用于功率型光电集成电路(OEIC)的信号处理单元.采用B6035双极工艺,进行了版图设计和流片测试.测试结果表明,该电路的电源电压工作范围、静态功耗和传输延迟时间等综合性能优于同类型混合组装电路.     

电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计

在高灵敏度光电探测领域,常常采用雪崩二极管(APD)等高增益探测器,这些探测器通常需要上百伏的工作电压,因此电源噪声对探测器的性能影响很大。针对单光子探测的需要,论文提出了一种电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计,通过采用匹配的差分输入,可以有效抵消电源的共模噪声。论文首先对APD探测器在不同偏压下的结电容进行测试,然后采用可调电容对APD电容进行匹配,用MultiSim对提出的电路进行了仿真分析,最后制作实验电路进行了测试和验证。结果表明:差分输入电荷灵敏前置放大器能够有效消除电源噪声(包括低频噪声和高频噪声),实现高灵敏度的光探测。     

基于PIN型光电转换电路的噪声研究

在微弱光信号探测系统中,由光电传感器输出的原始微弱电信号,首先进入的是光电转换电路,因此光电转换电路的信噪比将影响整个测试系统测量结果的准确性,这就非常有必要对电路的噪声进行研究。本文比较详细地分析了以PIN型光电二极管作为光电传感器的光电转换电路的各种噪声,并以此提出了一些有效减小光电转换电路噪声影响的方法。这些方法...     

消除CMOS读出电路噪声方法研究

对红外焦平面阵列CMOS读出电路中几种常见的噪声及其抑制技术进行了分析和讨论，重点研究了消除读出电路噪声的新方法——双复位法。该方法克服了以往相关双取样的缺点，没有增加电路功耗和硅集成电路的复杂程度，只要电容参数选择合理，理论上能完全消除KTC噪声，而且对1／f噪声也起到抑制作用。     

大周长面积比延伸波长InGaAs红外焦平面噪声

在理论上分析了红外焦平面组件中光敏元、读出电路以及两者耦合的总噪声特性,对大周长面积比(38×500μm2)延伸波长InGaAs组件的噪声与温度、积分时间的关系进行了实验和分析.实验结果指出,在一定条件下组件噪声与积分时间的根号并不成正比.测量了不同温度下的组件暗信号、噪声,得到组件噪声与暗电流的关系,分析表明,该种组件噪声主要来自于1/f噪声及读出电路输入级电流噪声.     

利用光电反馈抑制钛宝石激光器低频段的强度噪声

对前置光电负反馈抑制钛宝石激光器强度噪声方法的特性进行了理论分析,表明注入噪声不同时对应的最佳反馈增益不同。利用前置光电负反馈方法,在实验上实现了全固态连续单频可调谐钛宝石激光器低频段的强度噪声抑制,通过调节反馈增益,使激光器的强度噪声抑制程度最大。在分析频率为1.125 MHz处,强度噪声由原来的8.7 dB降低到了1.4 dB,抑制程度达7.3 dB。调节反馈增益和相位延时,可以获得不同分析频率的强度噪声的降低。     

A simple 8×8 optoelectronic crossbar switch

The authors demonstrate the operation of an 8×8 optoelectronic crossbar switch consisting of integrated arrays of eight 1×8 GaAs metal-semiconductor-metal (MSM photodiodes connected in a current summing network to the input of Si bipolar transimpedance amplifiers. The MSM devices are also connected to TTL transistor-transistor logic) driven CMOS analog multiplexers which, in the `off' state, switch the detectors into an open-circuit mode. This particular combination of detectors and switching network gives a very high interchannel isolation, reduced circuit complexity, and low input noise. Data rates of 200 Mbit's and switch reconfiguration times of -100 ns are achieved. System noise is calculated and measured, and the advantages of using fully integrated GaAs crossbar switch arrays are quantitatively discussed     

4路长积分时间CCD成像电路的设计与实现

基于CCD47-20和CCD55-30探测器设计了一种4路探测器成像电路。由于积分时间长,该系统可以在弱光条件下实现高灵敏度成像。建立了探测器的驱动电路模型,分析了CCD探测器对驱动的要求,以选择合适的驱动芯片;在分析探测器噪声特性的基础上,通过相关双采样法和合理的滤波器设置抑制了电路噪声。针对4路探测器信号处理电路之间的串扰问题进行了分析和对比,为合理的PCB布局布线提供了参考。该成像电路与商用镜头搭配使用后已成功获取了微光条件下的低噪声外景图像。     

Cyclostationary noise analysis of large RF circuits with multitoneexcitations

This paper introduces a new, efficient technique for analyzing noise in large RF circuits subjected to true multitone excitations. Noise statistics in such circuits are time-varying, hence cyclostationary stochastic processes, characterized by harmonic power spectral densities (HPSDs), are used to describe noise. HPSDs are used to devise a harmonic-balance-based noise algorithm with the property that required computational resources grow almost linearly with circuit size and nonlinearity. Device noises with arbitrary spectra (including thermal, shot, and flicker noises) are handled, and input and output correlations, as well as individual device contributions, can be calculated. HPSD-based analysis is also used to establish the nonintuitive result that bandpass filtering of cyclostationary noise can result in stationary noise. Results from the new method are validated against Monte Carlo simulations. A large RF integrated circuit (>300 nodes) driven by a local oscillator (LO) tone and a strong RF signal is analyzed in less than two hours. The analysis predicts correctly that the presence of the RF tone leads to noise folding, affecting the circuit's noise performance significantly     

可见光通信集成接收机研究

可见光通信技术的推广很大程度上取决于低成本接收机的制备能力,该制备包括光学、光子、电路等元件以及上述元件的集成.文中提出了一种低花费的集成接收机制作方案,提出了一种新型的基于引线键合技术的二维光电检测阵列制备方法,并对光电器件、光学系统的选择,分集接收电路设计思想及其光电集成方案作了详细描述,为下一步的具体制备打下基础.