基于光子噪声研究光子探测器的探测性能

根据红外光子探测器的基本工作原理,分析了光电探测器性能的基本物理机理限制,推导了背景辐射的光子噪声限制下的比探测率。对背景限制下的比探测率随探测器截止波长、背景温度的变化进行了理论计算。对计算结果进行了理论分析,并作出了相应总结。最后提出了提高背景限制下比探测率的方法。

ICESat-2激光雷达噪声光子标识及分布特点研究

利用PhotonLabeler实现对星载光子计数数据的噪声光子标识研究,并分析常见场景噪声光子分布特点,最后生成了一套光子计数噪声标识产品。本研究结果包括:太阳辐射会引起大量噪声出现;海洋区域的噪声光子会受到风浪、水深、海岸线、水中杂质等因素的影响;冰川情况下光子分布多受到积雪厚度、积雪密度、冰盖厚度、冰盖密集度及冰盖表面的粗糙程度等一些外来因素的影响;冬季情况下,噪声光子数目明显少于夏季,分析得出冠层高度及植被覆盖率等因素会引起大量噪声光子出现;多数情况下,弱光束对地表反演能力低于强光束,强光束可以捕获更多的光子点云数据。

受驱动V型三能级激光的光子噪声压缩及其物理机制

应用ＳｃｕｌｙＬａｍｂ理论研究受驱动Ｖ型三能级激光的光子噪声压缩及其物理机制．结果表明该系统可达到１０％的腔内压缩和近２０％的腔外压缩．尽管Ｖ型系统的噪声压缩程度远比Λ型系统（近５０％的腔内和腔外压缩）低。

光子计数式四象限跟踪探测器的噪声分析

为满足对弱光目标的跟踪探测需要，提出采用光子计数式四象限探测器作为跟踪探测器。分析了四象限波面倾斜探测器的探测灵敏度和噪声，推导了开环和闭环的噪声公式，同时，还给出了系统在室内实测的开环和闭环噪声。

考虑CCD噪声条件下的编码曝光最优码字搜索方法

编码曝光技术将病态的运动模糊图像复原问题转化为良态问题,寻找最优码字是编码曝光技术的关键。面向实用化目的,提出了一种考虑CCD传感器噪声的编码曝光相机最优码字搜索方法。基于仿射噪声模型对图像成像过程中的噪声成分进行了系统分析,首次从理论上分析了Raskar码字选取依据并基于复原图像信噪比增益提出了光子噪声对最优码字构造影响的解析表达式。在对实际编码曝光相机进行噪声标定的基础上,提出了最优码字搜索的准则并构造出适应度函数,采用遗传算法进行优化搜索得到最优码字。仿真图像和真实图像的复原结果证实了该方法的有效性,复原图像信噪比得到有效的提高。

空间目标光子数密度对斑点成像的影响

空间扩展目标斑点成像的质量受到短曝光像中光子密度的限制.通过有限光子数短曝光像的模拟,对短曝光像频谱信噪比进行了计算,研究了有限光子数下大气光学系统传递函数的估计方法,光子数有限时目标振幅谱和相位谱中的有偏项影响,点源目标恢复图像的信噪比和动态范围.实验结果表明,根据斑点成像系统的参数,可以定量地确定光子密度、短曝光像数目和恢复图像的质量(分辨率)之间的关系.

半导体激光器开启瞬态噪声的模拟计算

利用状态空间法通过对含噪声项的Ｌａｎｇｅｖｉｎ速率方程的求解，得到半导体激光器开启瞬态光子数噪声的方差及其自相关函数．结果显示，半导体激光器非稳态的光子数噪声主要表现为弛豫振荡的颤抖时间．

基于多曝光的高动态图像合成的噪声处理

针对在高动态范围图像合成的过程中有噪声影响图像的质量这一问题,采取一种基于多曝光图像的高动态范围图像合成降噪算法。通过对各曝光图像的灰度数据进行提取、整理、分析,能合成代表原始场景光线分布的亮度图像。通过分析噪声对高动态范围图像合成质量的影响,提出在图像合成前将图像中含有的噪声进行处理。根据光子散粒噪声变化的特点,将图像混有的噪声问题转化为求解一个多曝光图像序列组的平均值问题,合成的图像视觉效果与真实图像极为接近。

多普勒差分干涉仪干涉图信噪比对相位不确定度研究

多普勒差分干涉仪通过测量干涉图相位变化反演大气风速.干涉图信噪比是工程应用中影响测风干涉仪相位反演精度的核心指标之一,基于观测数据分析多普勒差分干涉仪中相位不确定度与干涉图信噪比之间的定量关系建立解析模型,对仪器设计、性能评价及风场数据应用具有重要意义.本文基于傅里叶变换光谱学噪声传递理论和多普勒差分干涉仪相位反演模型,建立干涉图信噪比与相位不确定度传递的理论模型.利用多组不同信噪比仿真及实验实测数据,将相位反演模型计算的统计结果与本文提出的理论模型分析结果进行比较验证,结果表明,多组实验数据平均残差小于0.07 mrad,两者的一致性较好,建立的模型为多普勒差分干涉仪效能评估、干涉仪设计优化提供理论依据.

光电成像传感器光子响应非均匀性噪声评价方法研究

在全面分析光电成像传感器噪声源的基础上,提出了采用光子响应非均匀性因子Φ来评价光子响应非均匀性噪声,确立了Φ的测试方法,搭建了具有双积分球结构的测试平台完成了测试,并通过比对实验分析了光子散粒噪声、暗噪声和电路读出噪声对测试结果的影响,最后详细分析了整个输出范围内,光子响应非均匀性噪声与入射辐照度的关系,为光电成像传感器其他指标的测试和光子响应非均匀性噪声校正提供了有力的支持。

光通信系统的信道容量估计与分析

光通信系统中信道容量决定系统准确传输信息的能力,决定通信性能的好坏。为提升光通信系统性能,提出光通信系统的信道容量估计与分析方法。通过建立光通信系统单次散射模型,检测光通信的信噪比,估算信道容量;在此基础上,分析光信号在传输过程中路径损耗、收发端仰角、接收端偏轴角以及噪声光子数对光通信系统信道容量的影响,确定不同因素对光通信系统信道容量的影响程度,完成光通信系统的信道容量估计与分析。实验结果表明:采用所提方法对光通信系统信道容量进行估计的准确度高达98%,且信道估计的耗时较短,具有一定实际意义。

略论机载激光测深系统的激光脉宽选择

依据对海面背景噪声光子的计算和激光回波幅度的涨落分析 ,提出机载激光测深系统的激光脉冲宽度宜选为小于或等于 5ns。

碲镉汞雪崩焦平面器件

碲镉汞雪崩光电二极管以其高增益、高灵敏度和高速探测的优点成为第3代红外光电探测器的重要发展方向之一.制备了截止波长3.56μm的雪崩光电二极管焦平面器件,面阵规模为16×16.焦平面器件在0~6V偏压下有效像元率大于90%,非均匀性小于20%.6 V偏压下NEPh约为60,过剩噪声因子为1.2.

大气导致的脉冲展宽对星载量子密钥分发的影响

分析比较了星地量子密钥分发系统中由于大气湍流和大气色散导致的脉冲展宽。分别推导了大气湍流和色散效应下脉冲展宽比。根据大气压强和温度与海拔间的实测数据,计算了到达脉宽与不同初始脉宽、工作波长、链路天顶角的关系。并根据到达脉宽计算了系统背景噪声量。数值模拟结果表明:当工作波长为1.06μm,初始脉宽为15fs时,到达脉宽有最小值。对于不同的链路天顶角,在无月晴朗的星空,探测器探测到的背景噪声约为1.9×10-10～2.7×10-10,而误码率约为0.5×10-5。

基于非对称卷积神经网络的图像去噪

由于图像的像素越来越小,数字成像传感器输出的信号对光子噪声的敏感性越来越强,使光子噪声成为数字图像传感器噪声的主要来源。鉴于此,提出一种基于非对称卷积神经网络的图像去噪算法。为了提高模型的泛化能力,将网络框架分为噪声评估网络和去噪网络两部分。为了减少编码器与解码器中网络特征映射之间的语义差距,对去噪网络中的跳跃连接进行改进,使特征在语义上更相似,以便于任务的优化处理。从定性和定量方面进行对比实验,实验结果表明,改进后的网络模型的去噪性能更佳。