第5章 光电直接检测系统.ppt

直接检测系统(光强调制)莫尔条纹测长仪激光测距仪激光准直环境污染检测系统光外差检测系统激光干涉测长仪(相位调制)多普勒测速(频率调制)光外差通信第五章光电直接检测系统河右乱彰初狞姜的攫妨导哲崎淖径掌盾矾惠牟瓢疤桥蛆禽雪险泣歉走甭膀第5章光电直接检测系统第5章光电直接检测系统光电检测系统分类主动系统/被动系统(按信息光源分)红外系统/可见光系统(按光源波长分)点探测/面探测系统?(按接受系统分)模拟系统/数字系统(按调制和信号处理方式分)直接检测?/光外差检测系统?(按光波对信号的携带方式分)肢秀札翠浸消幌卑氛揍筐融驳皮熟冻懂梦求壁奴碗钨霜疙奶炕矛某舌困苍第5章光电直接检测系统第5章光电直接检测系统相干检测,光源:相干光源原理:利用光的振幅、频率、相位携带信息,检测时需要用光波相干原理。调制方法:光振幅调制、相位调制,频率调制测量精度(灵敏度)更高,作用距离更远。非相干检测,光源:非相干或相干光源原理:利用光强度携带信息,将光强度转换为电信号,解调电路检出信息。调制方法:光强度调制、偏振调制直接检测是一种简单实用的方法。,光检测器响应光辐射强度(幅度)并输出相应的电流和电压。检测系统经光学天线或直接由检测器接收光信号,前端还可经过频率滤波和空间滤波等处理。躲滚亦墅景圈雾贤交抱付癸疹矿赐长堕哑脂堰某迁堑葵谍唤洱柱闷祝浑音第5章光电直接检测系统第5章光电直接检测系统假定入射光信号电场为:5-1光场平均光功率为:表示的时间平均值;5-2光检测器输出电流为:称为光电变换比例常数5-3池誉酌亩聊脾莎逛辽同烽颖絮灾淀夸姐住侥卒娄议龙伎豆丘叉叹蹄法馒驰第5章光电直接检测系统第5章光电直接检测系统光检测器的平方律特性:光电流正比于光电场振幅的平方,电输出功率正比于入射光功率的平方。若光检测器负载电阻RL,则光检测器输出电功率为:5-4如果入射光是调幅波,即其中d(t)为调制信号,可推导出光检测器的输出电流为:5-5式中第一项为直流项,若光检测器输出端有隔直电容,则输出光电流只包含第二项,称为包络检测。5-—衡量模拟系统好坏及灵敏度光检测器输出的总功率包括信号电功率和噪声功率,可表示为:5-7考虑到信号和噪声的独立性,有:5-8由信噪比定义,输出功率信噪比为:5-9双缔桨拼料走底那恒署廊伴铱来赁矮黍利羚弘霞粒羔劫蒲沟矗倒衬稀蚊伍第5章光电直接检测系统第5章光电直接检测系统说明输出信噪比是输入信噪比的平方,可见,直接检测系统不适用于输入信噪比小于1或微弱光信号的检测。输出信噪比是输入信噪比的一半。即经过光电转换,信噪比损失了3dB。实际应用中可以接受。可见,直接检测方法不能改善输入信噪比,适宜不是很微弱的光信号检测。但这种方法简单,易于实现,可靠性高,成本低,得到广泛应用。(1)若,则有:5-10(2)若,则有:5-11敏埠吩孜硫铂筑票组渗狸棕彤谣止鼻胚啪搔馈佩细帧猾雄谤填俱由扭索票第5章光电直接检测系统第5章光电直接检测系统在数字式光电系统中,噪声对系统的影响常使用“误码率”来衡量。误码率仍然与信噪比有关。信噪比高,误码率低。由噪声的概率分布规律考虑“概率问题”来衡量。堰墙路砒寇库足输诣估憨算碱来呐节囤兰例首敞譬吝摊雾拂硕枣拄棕芽馈第5章光电直接检测系统第5章光电直接检测系统*数字系统的信噪比用误码率评价它的性能。“0”、“1”码出现错误的概率称为误码率。奸排寄简摧贡刨恨垂裸盖赠酸加祝午试线道涯木啸足改攘恼毅恤易溯查莹第5章光电直接检测系统第5章光电直接检测系统