关于红外探测器灵敏度理论限的分析

本文参考有关文献对红外探测器灵敏度理论限,进行了系统的叙述。推导出探测器背景光子噪声限D~#_(BLIP)的表达式,分析了探测器达到背景噪声限的条件及光伏器件R_oA_d的重要性。进一步说明背景光子噪声并不是探测器灵敏度的最后极限。在相干探测中,信号光子噪声将是限制灵敏度的主要因素。信号光子噪声限的灵敏度较背景光子噪声限的灵敏度要高出几个数量级。在长波长的情况下,热噪声将是探测器灵敏度的主要限制。     

微弱光信号的量子增强接收优化方法(特邀)EI北大核心CSCD

在经典理论框架下,相干探测性能受限于散粒噪声对应的标准量子极限,而量子增强接收技术通过引入位移算子,采用关联的方式将经典的平衡零拍/零差探测转化为光子数态的测量,理论上可以突破标准量子极限并不断逼近Helstrom极限。无歧义量子态识别(Unambiguous State Discrimination,USD)是量子增强接收常用的识别判决策略之一。然而,由于微弱光信号的能量有限,传统的USD量子增强接收方法的适用微弱信号范围较小,微弱信号识别的错误率较高。提出了一种QPSK调制量子增强接收的混合测量优化方案,该方案首先通过二态零差测量将QPSK相干态的区分转化为BPSK相干态的区分,然后通过BPSK量子增强接收测量实现相干态的无歧义识别。仿真表明,混合测量方案在平均光子数在3.2~11.3之间优于经典的外差测量方案,而且比传统QPSK量子增强接收方案具有更大的适用信号范围。     

黑体辐射的外差探测

为了将射电天文学所用的一些干涉计量法扩展到红外波段,巳完成了 10.6米黑体非相干辐射的外差探测,并研究了探测到的信号之间的关系。     

光学和红外辐射的探测

本教科书主要阐述了光学和红外探测的原理,并且介绍了探测器的物理特性以及探测器若干应用。全书共有十一章:①热辐射和电磁波形;②理想光子探测器;③相干或外差探测;④放大器噪声及其对探测器性能的影响;⑤真空光电探测器;⑥半导体器件     

合成孔径激光雷达外差探测的影响研究

现阶段合成孔径雷达(SAR)都采用外差探测,因其外差相干探测的优越性,成为研究和应用的热点。然而,在实际探测中,雷达接收系统接收到的回波激光信号与本地振荡光信号进行相干外差时,匹配具有一定难度。文中分析了信号光宇本振光的夹角对外差信号的影响。     

10.6μm天文外差光谱仪

本文报道一台以Cassegrain聚焦系统工作的天文外差光谱仪。工作波长是10μm,光谱分辨率λ/⊿在6×10~5～6×10~6。噪声等效功率接近理论极限1.88×10~(-20)W/Hz。阐述了在红外波段在外差接收条件下使噪声等效功率最佳化的方法,以及信噪比远小于工时信号检测的手段。文中还介绍了整个接收系统的光、电结构和一些实验数据。     

红外光干涉成像的方法和仪器

美国纳什维尔州的Lockheed MartinEnergy Systen公司的D.P.Hutchinso等人提出一种红外成像方法和仪器。本专利提出的相干成像光学探测系统采用被动探测和分析目标景物发射的红外辐射的振幅、频率和相位。此仪器由本机振荡激光器、光束分束器、相干成像用的相机、二维光电探测器阵列组成。本机激光振荡器产生本机红外光束,与目标发出的红外辐射混频产生外差。光束分束器合成两束红外光束。相干成像相机有一个二维光电探测器阵列接收外差探测的红外     

光子外差测速技术研究

光子外差探测是将外差探测技术与光子计数计时相结合的全新探测技术,通过采用具有单光子探测能力的光子计数器作为探测器,极大提升了光子外差探测的灵敏度.本文建立了光子外差探测的物理模型,完成了光子外差体制激光雷达系统设计,开展测速验证实验.实验结果表明,使用光子外差测速技术可在强背景噪声条件下获取目标速度信息,其测速精度达0.005m/s.     

基于光子脉冲的外差探测高精度测距系统

设计了光子脉冲外差探测系统的系统结构,利用光子脉冲外差原理与光子探测统计理论,建立了基于光子脉冲外差探测系统的测距精度理论模型。根据方波近似条件和光子脉冲外差探测系统的典型参数,研究了噪声和温度参数对测距精度的影响。仿真实验表明,该系统可以实现高精度的测距。     

微多普勒效应激光平衡外差探测特性研究

面向远距离微多普勒效应探测,建立了激光平衡外差探测输出信噪比的数学模型,并在此基础上仿真对比了平衡外差探测和一般相干探测的信噪比,分析出在合理设置探测器结构参数情况下,平衡外差探测方法在提高信噪比上有明显优势特性。经过实验验证分析,接收信号经时频分析后较一般相干探测可读性更强,减小了特征提取误差,适用于远距离微动探测。研究为目标微动的实际遥感探测提出了一种高效可行的接收方法。     

相干激光雷达平衡外差探测方法的数值仿真

建立了相干激光雷达平衡外差探测的理论模型及其数学描述,包括响应电流模型和信噪比模型.在两个模型的基础上,对平衡外差探测与一般相干探测进行比较,分析出它在消除本振相对强度噪声、提高信噪比和充分利用本振光功率上的优势.最后利用MATLAB数值仿真,着重研究了平衡外差探测方法的信噪比,验证了其在相干激光雷达探测上的优越性,并...     

用菲涅耳衍射法快速测定红外探测器的尺寸

通常,对制备困难的灵敏面的精确分布不感兴趣时,都采用估测方法测红外探测器外形尺寸。在采用红外外差探测的情况下我们遇到了这类问题:探测器必须能完全接收到相干光束面以得到足够的效率。把红外探测器放在一束非聚焦、波长为λ的红外激光光束中。光束经转动的光闸盘调制,闸盘表面和边角等要细致加工。探测器与光闸之间的距离表示为D(见图1)。     

太赫兹波探测器技术研究进展

对现有的几种常见太赫兹探测技术进行了总结,介绍了探测太赫兹脉冲信号的THz-TDS技术、外差探测的相干探测技术以及基于热吸收的直接探测技术。分析了等离子波探测器相对于传统电子和光子探测器的优势,并重点介绍了以石墨烯为材料的新型太赫兹探测器的研究进展。     

Na_2的光外差光谱

光外差光谱技术是一种高探测灵敏度、高分辨率的光谱手段。本文报导光相位调制转移方法在Na_2中获得的饱和吸收和等频双光子无多普的光外差光谱。 运用射频电光相位调制器,在泵浦光束中产生ω_0±δ的二个对称分布的边带,与未经调制的探测光束反向作用于Na_2时,由于分子能级的单光子饱和吸收和串级三能级等频双光子过程的二种非线性效应,在未经调制的探测光束中产生了新的相干波,此相干波与探     

热成象技术现状

热成象指对某一景物发射或反射的红外辐射进行可见光成象的技术。本文所指红外辐射通常为3～14微米波段的电磁辐射。它们是-64～ 692℃的物体的峰值黑体发射的波长。由于大气吸收,热成象一般限于3.5～5和8～14微米波段。热成象和其他成象有两个区别。首先是,红外辐射探测器所探测的景物的光子能量,大致和探测器自身的光子能量相同。因此,优质的红外探测器必须致冷,以通过降低有关波长上的内光子流而减少噪声。其次,要探测的热景物是由约为300°K的大面积均匀     

激光外差探测过程中的量子噪声分析

本论文用完全的量子力学分析,对外差探测过程和零拍探测过程的本质进行了分析。结果指出,外差探测过程中的量子噪声限是信号光和其象带的正交涨落噪声之和。当差频为零时,即零拍探测过程,其量子噪声限为信号光的正交涨落噪声。它改变了传统理论对外差探测过程中的量子噪声的看     

三频光外差探测

本文叙述三频光外差探测的理论模型及其在光雷达和光通讯方面的应用。着重阐明红外波段的三频光外差探测是实现对微弱信号检测的有效方法。     

准相干技术在C波段25 Gbit/s光模块中的研究与应用

针对传统C波段高速光模块传输距离过短的问题,文章对一种准相干接收技术进行了研究,结合现有25 Gbit/s光模块进行了实验,并讨论了准相干接收技术的应用方案。研究发现,准相干接收技术以外差相干检测技术为基础,具有结构简单和成本低等优点,在不使用额外的电或光色散补偿技术的前提下,准相干接收机也能有效减少色散对高速光模块传输距离的影响。实验结果表明,准相干接收机对因色散而劣化的光信号具有很强的处理能力,使用准相干接收机可以显著提高光模块的传输灵敏度,能够将采用传统强度调制技术的C波段25 Gbit/s光模块的传输距离从当前的10 km左右延长至25 km以上。     

基于频谱迁移的红外探测研究进展(特邀)

传统的红外探测主要基于铟镓砷、锑镉汞等半导体光子型探测器，然而这类探测器在常温下具有灵敏度低和噪声较大的缺点，高灵敏探测还需要深制冷，相对于成熟的硅探测器性能差距非常大。因此，将不易探测的红外波段转迁移至硅探测器的工作波段，并且利用高性能的硅基探测器进行有效探测是一种可行的路径。基于这种思想，目前发展了一种有效的频谱迁移探测方法，即通过非线性和频上转换过程将红外光子的频谱迁移到硅探测器的探测波段，从而实现高效的探测。文中系统介绍了基于频谱迁移红外探测的基本原理、主要参数和最新研究进展，最后对潜在的研究趋势和应用前景进行了展望。     

高增益红外单光子探测技术研究进展（特邀）

超灵敏单光子探测是光量子信息和量子调控领域发展的关键技术,实现高效率、超灵敏、低功耗以及低成本的单光子探测具有重要的科学意义和应用价值。与可见光波段的Si基单光子探测器相比,红外响应单光子探测器目前在成本和性能方面都存在较大差距,探索基于新材料和新机制的红外单光子探测技术是光电探测领域发展的迫切需求。近年来,低维材料由于其独特的物化性质,为研制高增益、室温工作和宽波段响应的探测器提供了新的可能,高性能低维材料光电探测技术也成为了当前红外探测领域的研究热点。文中首先回顾了传统雪崩类半导体红外光电探测器的基本原理,在此基础上,介绍了基于新型低维材料的雪崩机制光电探测技术的最新进展,之后讨论了光诱导栅压效应型光电探测器件的新型光增益放大机制,并描述了在该工作机制下相关低维材料红外探测器的基本结构和性能表现。最后展望了高增益红外单光子探测技术的未来发展方向和面临的挑战。