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噪声的基本概念
光电探测器的噪声
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噪声的基本知识 噪声的基本概念第1
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噪声的基本概念
光电系统是光信号的变换、传输及处理的系统。
包含光学系统、光电探测器、电子系统。
系统在工作时，总会受到一些无用信号的干扰，
例如：光电变换中光电子随机起伏的干扰；
辐射光场在传输过程中受到通道的影响
背景光的干扰；
放大器引入的干扰等等。
这些非信号的成分统称为噪声
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噪声的基本概念光电系统是光信号的变换、传输及处
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●广义噪声的定义：
任何叠加在信号上的不希望的随机扰动或干扰统称为噪声。
●这些干扰及扰动主要来自两方面：
(1)来自光电系统的外部
(2)来自光电系统内部
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●广义噪声的定义：第3页/共58页
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来自光电系统外部的噪声——干扰
●通常由电、磁、机械、杂散光等因素所引起，这种干扰绝大多数是“人为的”，
如： 电源50H z 干扰；
工业设备电火花干扰等。
●一般具有规律性，采取适当的措施(如屏蔽、滤波、远离噪声源等)可以将其减小或消除。
●对系统的可靠性、稳定性影响很大
系统的抗干扰能力
对外部的理解：以被动光电系统为例
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来自光电系统外部的噪声——干扰●通常由电、磁、机械、杂散光等
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来自光电系统内部——噪声
●系统内部的材料、器件或固有的物理过程的自然扰动。 例如：
导体中带电粒子无规则运动引起的热噪声， 光探测过程中光子计数引起的散粒噪声等。
●这些过程是随机过程，它既不能预知其精确大小及规律，也不能完全消除，
但其遵循的统计规律、也可以通过一些措施来控制。
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来自光电系统内部——噪声●系统内部的材料、器件或固有的物理过
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●系统内部的噪声：
探测器
噪 声
光子噪声
电路噪声
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●系统内部的噪声：探测器光子噪声电路噪声第6页/共58页
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●噪声在实际的光电探测系统中是极其有害的。由于噪声总是与有用信号混在一起，因而影响对信号特别是微弱信号的正确探测。
●一个光电探测系统的极限探测能力往往由探测系统的噪声所限制。
在精密测量、通讯、自动控制、核探测等领域，减小和消除噪声是十分重要的问题， 是提高光电系统性能指标的关键。
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●噪声在实际的光电探测系统中是极其有害的。由于噪声总是与有用
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光电探测器的噪声
在光电系统中，探测器的噪声主要有：
●热噪声
●散粒噪声
●产生—复合噪声(g—r噪声)
●温度噪声
● 噪声。
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光电探测器的噪声在光电系统中，探测器的噪声主
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1．热噪声
●热噪声是由耗散元件中电荷载流子的随机热运动引起的。
●任何一个处于热平衡条件下的电阻，即使没有外加电压，也都有一定量的噪声，这是由于电阻体内电子的热运动所引起的。
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1．热噪声●热噪声是由耗散元件中电荷载流子的随机热运动引起的
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● AB两极间的电阻为R，在绝对温度T的平衡态下，
内部的电 子处于不断的热运动中，
无序 的电子运动。
●如果从一个想象的截面S去看，任何一瞬间有些电子
从左向右穿越S面，有些电子从右向左穿越S面。
A
B
T
S
R
从时间平均来看，这两种方向的电子数一定相等，因为AB之间没有外电压，不会有电流通过AB。
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● AB两极间的电阻为R，在绝对温度T的平衡态下， ABTS
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