对数积分放大器在弱光检测中的研究与应用

为解决微弱光信号检测中信号动态范围宽、噪声大等难点,利用对数积分放大原理设计了微弱光信号检测电路。并利用2种不同特性的硅光电二极管(PN和PIN)作为光电转换器件验证电路的性能。实际结果表明:在入射光功率特性上,2种光电二极管电路输出相似,对信号具有压缩作用。在入射光频率特性上,f<20Hz时PN型电路输出幅值是PIN型的1.2倍以上;f>40Hz时PN型电路输出幅值变化约90%,PIN型电路输出更稳定,最大变化约50%。在光谱测量上,2种光电二极管测得的光谱与实际光谱相比变化趋势相同,峰值波长一致。

激光干涉式非接触眼压测量弱光检测

文中详细介绍激光干涉式非接触眼压测量的弱光检测工作原理。通过对系统进行理论分析和实验验证,表明该系统对低于30nW的微弱光信号进行可靠检测,从而解决了激光干涉式非接触眼压测量研究中的一个实质性问题。

CP130-Ⅱ型弱光检测系统光谱灵敏度的分析研究

由光栅单色仪、光电倍增管组成的 CP1 30 - 型弱光检测系统的光谱灵敏度受其子系统的光谱灵敏度的制约。分析测试结果表明 :对该系统光谱灵敏度影响较大的主要是光电倍增管 ,同型号不同系统的光谱灵敏度存在显著差异。作定量光谱测量必须作相应的修正。

CCD在几种弱光检测中的应用

ＣＣＤ是一种性能优良的新型光电转换器件。本文介绍了组阵ＣＣＤ和微机组成的光学多道分析仪在光谱研究等工作中的应用，以及面阵ＣＣＤ在塞曼效应实验，Ｘ射线及γ射线探测方面的应用。

基于对数放大的弱光检测电路设计

针对弱光检测电路中的信号信噪比小,动态范围大的问题,提出一种基于对数放大器的检测电路;利用对数放大器AD8304,设计外围检测和放大电路,在光导模式下验证光电放大电路的检测性能。结果表明,光导模式下,输入光强和输出信号为线性关系,同时利用对数放大器和比例放大器结合可以有效的检测弱光信号,抑制噪声,压缩信号带宽,提高了采集精度;信噪比明显提高,且灵敏度较高,输入和输出呈对数关系,可以有效的检测弱光信号。

弱光检测中的几个问题

在许多科学研究和应用中,常遇到微弱光测量问题。高强度光的测量是比较容易的,但对低光通量的光检测,特别对弱到与实验中的噪声量级相当时,其测量技术和方法就需认真地分析和探讨。弱光,有效的光子数极少,光子起伏量与平均数已很接近,所以光子起伏噪声就成了决定性的限制因素。

曙暮光天光光度计及弱光检测

曙暮光天光光度计用于在地面测量晴空曙暮光期间的天光光纺及偏振度，并进而反演平流层气溶胶的光散射系数和平流层气溶胶层的光学厚度，文中介绍的新型曙暮光天光光度计，采用了单光子计数，光电倍增管的半导体致冷和以微型计算机为核心的运转控制及数据处理等先进技术，实现了全自动观测，几年来，已取得了大量观测资料，这个弱光检测系统工作可靠，文中介绍了这个系统的主要技术性能。

光电二极管弱光特性检测仪的研制

光电二极管的弱光光电特性 ,目前在一些特殊光电检测系统中得到广泛应用。该仪器可控制弱光光源 ,并对光电二级管弱光光电特性进行检测及数据处理 ,筛选满足在弱光下所使用的光电二极管。

基于APD的弱光无线检测系统设计与研究

针对复杂环境下的弱光信号检测和温度影响的问题,提出一种以MSP430为核心控制器、雪崩二极管(APD)为传感器、远距离无线电(LoRa)技术为数据传输的设计方案。该方案采用偏压自适应温度补偿电路,使偏置电压随温度而变化,从而使APD增益达到稳定。实验表明:通过温度补偿电路,APD增压受温度影响较小,且增益稳定在100±5 dB,同时该方案对弱光信号检测误差小于3.92%,且能够在某厂区10 km以内实时远程无线监测弱光强度变化。

批量光电二极管弱光光敏特性测试仪

针对光照度小于10lx的弱光使用环境,提出并设计了一种批量光电二极管弱光光敏特性测试仪。仪器包括可调弱光光源、照度均匀化装置、批量光电二极管固定板、多通道转换开关、微电流放大电路、环境照度监测通道、数据采集及微机接口电路和相关配套软件。仪器的核心为自行研制的光照度在0.01-10lx范围内无级可调的弱光光源。实际应用中,在2lx照度下,光电二极管弱光光电流一般为12.2-15.6nA,只有少数光电流低于10nA;因此,该仪器可用来进行光电二极管的定量筛选。

光子计数的微弱光自动测量系统

设计了一套用于实现极弱光实验过程中光强的自动检测系统．该系统对光子计数器和计算机接口进行同步触发，使每个计数循环后，光子计数器的模输出被计算机接口接收并进行模数转换以及数据贮存，然后自动开始新的循环．

从噪声中提取弱光信号的采样跟踪滤波器

作者用采样滤波器制成了用于弱光信号检测的高Ｑ值自跟踪采样滤波器。介绍了它的数学基础和实验结果，以及工程中一些值得注意的实际问题。

基于局部放电光度分布特征的开关柜采光单元优化布置方法

局部放电光测法具有灵敏度高、抗干扰性强的特点,但其检测效果受传感器部署位置影响较大,因此从光信号辐射特性和传输特性本身出发,对传感器在设备中部署位置进行优化设计。本文提出了一种基于局部放电光度分布特征的开关柜采光单元优化布置方案。首先设计了基于硅光电倍增管(SiPM)传感器的放电弱光探测装置,并利用积分球确定了装置光学检出性能与视在放电量的对应关系,结果表明对于视在放电量154.9 pC的放电,传感装置测量到其0.0225%以上的光能后即可实现放电检出;之后建立开关柜电缆室光学仿真模型,在典型故障位置设置了放电光源,根据光学仿真结果,选择针对不同放电光源均能获得较高响应强度的位置布置传感器,为了证明该布置方案的有效性,进行了开关柜放电光学检测实验,结果表明:传感器在所选安装位置上可实现放电的有效检出。

空间EMCCD成像系统中倍增高压时钟驱动设计

EMCCD技术相对于其他几种类型的弱光探测技术在空间应用中更有优势。构建基于EMCCD的空间成像系统具有重要意义和广阔的应用前景,而EMCCD倍增高压时钟驱动的设计是EMCCD成像系统设计中的难点也是关键点。结合EMC-CD的电子学特性,提出了空间EMCCD成像系统的框架结构。对基于EMCCD的成像系统中非常关键的倍增高压时序驱动电路进行分析与设计,并配合实验结果对倍增高压驱动时钟电路的设计进行了验证和说明。

提升成像光谱仪入射光能利用率的研究

针对全反射傅里叶变换成像光谱仪存在入射光能浪费的问题,对其中的菲涅尔双面镜提出了一种改进型结构,将原相连的菲涅尔双面镜分开一定距离,同时将分离后的两块平面镜各自围绕光轴向上移动适当距离,使其围绕光轴上下对称的干涉场仅在光轴的上方分布。仿真研究表明,改进后的双面镜结构可使入射光能的利用率提高一倍,同时干涉条纹傅里叶变换的分辨率提高一倍。这对提升全反射傅里叶变换成像光谱仪的弱光检测能力和拓展其光谱检测范围具有重要意义。

水下无线光通信关键技术与未来展望

随着“海洋强国”战略的推进,水下无线通信的需求愈加迫切。传统水声通信无法满足日益增长的水下数据高速传输需求,水下无线光通信凭借其高速率、高保密和低成本等优势,成为水下无线通信的研究热点。从水下无线光通信的传播特性和应用场景出发,概述了水下无线光通信的理论信道模型、编码调制技术和最新实验进展,并结合深海环境和6G愿景,展望了水下无线光通信多输入多输出技术、弱光信号检测技术和水下通感一体化技术的发展方向及相应挑战。

温度对棒—板间隙正流注电晕放电特性的影响研究

目前国内外温度对棒板间隙流注电晕放电特性影响的研究仍不完善。文中基于低温环境流注放电试验平台,利用光电倍增管、ICCD、CCD等弱光检测设备对低温下棒—板间隙的正流注传播特性进行了试验研究和理论分析。研究结果表明,温度降低对棒—板间隙正流注放电具有抑制作用,体现在发光强度和分叉程度随温度降低而减小;在流注电晕存在的电压区间内,外加电压增大,流注电晕电流脉冲峰值呈先增后减的规律;相同电极下,温度下降,流注电晕电流脉冲峰值并不是绝对的增加或减小;相同温度下,电极头部曲率半径增大,平均流注电晕电流脉冲峰值增大;不同形状电极的流注电晕发光强度还与电荷分布、光电效应等有关。

皮秒时间相关单光子计数

随着超短脉冲激光的迅猛发展,物理、化学、生物学中各种超快过程研究十分活跃。光子计数技术已成为超快微弱光检测的利器,如PS弱光检测中时间相关单光子计数(TCSP),光子计数条纹象机,FS弱光检测中相关光子计数技术等。

光纤光栅传感器的解调技术进展

阐述了光纤光栅传感器解调技术在近年来的发展情况,简要说明了光纤光栅传感的基本原理,并分别讨论了光纤光栅传感器的几种解调技术的特点以及实验装置。