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先进平衡光电探测器在mHz—MHz频段的性能研究
目录
一、内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.2光电探测技术发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.3平衡探测原理概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
1.4低频特性研究的必要性与挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
1.5本文主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
二、相关理论与技术基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
2.1光电探测基本定律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
2.2平衡光电探测工作模式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
2.3低频噪声产生机理分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
2.4关键元器件特性及选型依据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2.5mHz—MHz频段性能分析模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
三、先进平衡光电探测系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
3.1整体架构方案确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
3.2探测单元优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32
3.3前置放大电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
3.4平衡处理与滤波电路实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
3.5系统集成与测试平台搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
四、样品制备与测试方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41
4.1探测器核心器件制备工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42
4.2性能测试方案制定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45
4.3测试仪器设备与标准．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47
4.4mHz—MHz频段测试流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51
五、实验结果与数据分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53
5.1静态特性参数测试结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56
5.2mHz频段响应特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57
5.3低频噪声特性研究（例如．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58
5.4转移特性与频率响应关系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61
5.5不同参数对低频性能影响探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63
六、理论与实验结果对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67
6.1低频响应模型验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68
6.2噪声来源解析与评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71
6.3系统性能瓶颈识别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74
6.4实验结果与理论预期的符合度分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．77
七、改进方案与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84
7.1基于测试结果的问题总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．85
7.2低频性能优化设计思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．89
7.3技术局限性讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91
7.4未来可能的研究方向展望．．．．．．．．．
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