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光电信号处理 光电系统的构成: 一个典型的光电系统一般由五部分组成： 光学系统（调制器）、光电探测器、前置放大器、信号处理电路、计算机系统。光电探测器是光电系统的核心， 其他部分都是围绕光电探测器来设计的。光学系统、光电探测器、计算机系统我们已经在相关课程中学习。 在电子线路等的课程中，我们学习过有关电路和信号处理的相关知识; 光电系统的特点：输出的电信号十分微弱 当探测器输出的信号十分微弱时，噪声和干扰的影响就不能忽视。 探测器的偏置电路、前置放大器都要进行特殊的考虑， 即： 低噪声电子设计 本课程的主要内容： 当探测器输出的信号十分微弱，小到甚至被噪声所淹没，这时要从噪声中分离出有用信号，就要采用特殊的方法， 即：微弱信号检测 的方法。 第一章 绪 论 §1.1 光电探测器概述 §1.2 噪声的基本知识 §1.3 噪声的关联与相加 §1.4 含多个噪声源的电路及其计算法则 §1.5 等效噪声带宽 §1.6 噪声的基本属性 由于光电探测器的相关知识与本课程有重要关系， 所以，首先我们介绍有关探测器的基本知识。 §1.1 光电探测器概述 §1.1.1? 光电探测器原理 §1.1.2? 光电探测器的性能参数 1.1.1? 光电探测器原理 光电探测器： 光 ? 电 ●光电探测器是一种将辐射能转换成电信号的器件，是光电系统的核心组成部分， 作用：发现信号、测量信号，并为随后的应用提取某些必要的信息。 ●光电探测器的分类 光电探测器的种类很多，新的器件也不断出现，按探测机理的物理效应可分为两大类： 一类是：利用各种光子效应的光子探测器 另一类是：利用温度变化效应的热探测器 光电管 光电倍增管 真空摄像管 变像管 像增强器 光敏电阻 光电池 光电二极管 （PIN、APD） 光电三极管 位置传感器PSD 电荷耦合器件CCD CMOS图像传感器 一．光子探测器 ●特点：入射光子和材料中的电子发生各种直接相互 作用，即光电子效应。 所用的材料：大多数为半导体。 ●光电效应器件：吸收了大于红外波长的光子能量以 后．器件材料中的电子能逸出材料表面， 这种器件称为外光电效应器件。 ●内光电效应器件：光电导效应、光生伏特效应的器件，吸收了大于红外波长的光子能量以后，器件材料中出现光生自由电子和空穴。 作业1： 1.画出主动光电系统框图，说明各个部分的作用，并举一例。 2.画出被动光电系统框图，说明各个部分的作用，并举一例。 3.将光电探测器按探测的物理原理、探测的响应波段、探测器的几何结构分别分类，并各举一例。 注意：请以word文件形式， 文件名：光电信号处理作业1 –XXX（姓名） 联系方式： GDTC401@126.com (作业) GDXHCL@126.com密码课件) 1 光电子发射探测器 ●光电子发射效应也称外光电效应。入射辐射的作用是使电子从光电阴极表面发射到周围的空间中，即产生光电子发射。 ●产生光电子发射所需光电能量取决于光电阴 极的逸出功。因此，光电子发射存在长波限， ●光子能量hc／λ低于阴极材料逸出功就不能产生光电子发射。 ●阳极接收光电阴极发射的光电子所产生的光电流正比于入射辐射的功率。 ●利用光电子发射效应的探测器： 光电子发射探测器 典型器件： 光电管 光电倍增管 ●真空光电管 由光电阴极和阳极构成， 用于响应要求极快的场合。 ●光电倍增管 它的内部有电子倍增系统， 因而有很高的电流增益， 能检测极微弱的光辐射信号。 光电子发射探测器主要是可见光探测器，因为对红外辐射响应的光电阴极只有银一氧一铯光电阴极和新发展的负电子亲和势光电阴极， 它们的响应波长也只扩展到1．25μm，只适用于近红外的探测， 因此在红外系统中应用不多。 2 光电导探测器 —— 内光电效应 光电导是应用最广泛的光电子效应 ●原理：入射光子与晶格原子或杂质原子的束缚