光电检测c11.ppt

光电检测技术
光直接探测技术
直接检测/相干检测
直接检测:
无论是相干或非相干光源,都是利用光源发射的光强携带信息。光电探测器直接把接受到的光强的变化转换为电信号的变化,然后,用解调电路检出所携带的信息。
相干检测:
利用光波的振幅、频率、相位携带信息,而不是光强。因为用光波的相干原理,只能用相干光。类似于无线电外差检测,故又称光外差检测。
直接检测的基本原理
直接检测(非相干检测): 都是利用光源发射的光强携带信息,直接把接受到的光强变化转换为电信号的变化。
设被测光信号的波振幅Us(t)为
Us(t)=assin(ωst+φs)
式中,as、ωs和φs分别为信号光波的振幅、角频率和相位。
它产生的入射功率Ps为
Ps=a2s[sin2(ωst+φs)]平均=a2s/2
直接检测系统的基本工作原理
将待测光信号直接入射到光探测器光敏面,光探测器响应于光辐射强度输出相应的电流或电压。光电检测器件只响应平均功率,其输出信号Ids为
Ids=Ps·ηq/hν=KPs=Ka2s/2
式中,K=ηq/hν为光电灵敏度。
在直接探测情况下,光电检测器件的响应与平均入射功率成正比或与波振幅平方成正比。它不响应载波光的频率和相位变化,只适用于振幅或强度调制的光载波的解调。
输出的电功率正比于入射光功率的平方
Ps=a2s[sin2(ωst+φs)]平均=a2s/2
Ids=Ps·ηq/hν=KPs=Ka2s/2
光电检测系统的信噪比
信噪比:与灵敏度相关
误码率:
“0”和“1”出现错误的概率
直接探测系统的信噪比
假设输入信号光功率为Ps 输入信号噪声功率为Pn
探测器的输出电功率为
输出信号功率Po:


输出噪声功率Pno:
系统的基本特性
信噪比:表征检测系统的灵敏度
PS: 输入信号光功率, Pn: 噪声功率
检测距离:是系统灵敏度的另外一种评价指标,与发射和接收系统的大气特性以及目标的反射特性有关.
直接探测系统的信噪比
输出功率信噪比

(1)当
输出信噪比近似等于输入信噪比的一半。
经光电转换后信噪比损失3dB