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微弱光探测的发展原理

发布时间:2022-11-11      点击次数:81
  一、介绍:
 
  (1)弱光检测通常是先将光信号通过光电器件转换成电信号,再经前置放大电路放大后,由A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号进行分析处理。弱光检测技术广泛应用于现代通信、医疗和科研等领域。
 
  (2)弱光检测电路一个重要性能指标是对噪声的滤除能力,但在弱光检测时,光信号和噪声几乎处于同一数量级,信号很容易淹没在噪声中,不利于后续电路处理。传统方法是采用电路级联来滤除干扰,放大信号;但这种电路需用精密电阻,且设计复杂,电路体积大,可靠性差。
 
  (3)随着集成对数放大电路的发展,其宽动态范围、高精确输出的显着特点,光检测电路也得到不断发展和完善,对数电路具有优异的数据压缩性能,可将很宽的输入动态范围信号压缩在很窄的电压范围内。
 
  二、特点:
 
  (1)由于光电转换电路的输出信号通常在mV数量级,且信号常常淹没在噪声中,因此前置放大部分需有较强的滤噪和放大能力。选用精密对数放大电路LOGl00和外围元件构成前置放大电路。
 
  (2)虚线框内所示电路为LOGl00的简化内部电路,其动态输人范围1nA~1mA,满跨度输出误差(FSO)低于0.37%,和精确对数关系最大偏离小于O.1%。同时,内部还集成有激光校准电阻,使得该对数放大器在环境温度变化时仍能保持精确输出。LOGl00有4个选择端,通过不同的连接方式,可以很方便得到不同增益。
 
  三、原理:
 
  (1)因光电转换电路的增益很高,虽然采用精密放大电路,并使用RF和CF限制信号频带,但几乎对所有的输入光信号,其输出噪声都非常高。
 
  (2)LOGl00作为前置放大电路在放大有用信号的同时,也有效抑制了噪声,其具体测量数据和理论计算结果差距较小,可满足设计要求。图3所示为输入光功率在1.4nW时理论值(虚线)和测量值(实线)相差不到0.1V。