高灵敏度面阵探测系统对极微弱光信号响应特性研究

摘要

高灵敏度面阵探测系统主要应用于激光雷达和PLIF成像技术领域。尤其是在远程激光雷达方面，雷达系统接收的回波信号是极其微弱的，在实际应用中对激光雷达探测系统提出了很高的要求，此外由于高速PLIF成像诊断仪探测的是极其微弱的荧光信号，需要对微弱荧光信号进行快速、有效探测，因此对高灵敏度面阵探测系统各种特性进行研究，对于探测系统的发展和创新具有重要的意义。
　　本文分析了像增强器及高速相机的噪声特性，了解到探测系统中各部分噪声的来源，进而对整个探测系统噪声因子进行了推导分析。
　　设计了对探测系统分辨率测量的实验方案，搭建了平行光管实验系统，通过使用labVIEW编程软件实现了对探测系统采集到的分辨率板图片的读取以及亮暗条纹对比度的计算，探测系统在采集信息时，可以通过所编程序实现边采集图片边读取条纹对比度的功能，方便了探测系统的调试。比较了在不同光功率及不同增益电压下探测系统接收到的分辨率板图片，通过计算相应位置亮暗条纹对比度对不同条件下获取的图片的分辨率进行了量化评价。
　　对研究高灵敏度面阵探测系统在不同增益下的增益响应特性、功率响应特性进行了实验方案的设计，对探测系统的响应特性进行了分析总结，介绍了探测系统对单光子量级信号的探测方法，对实验方案进行了设计，分析了单MCP探测系统对单光子量级信号的探测性能。
　　对探测系统采集到的信号产生的弥散现象及去除弥散后得到的效果进行仿真，使用探测性能更强的双MCP探测器对以上仿真结果进行了试验验证，通过双MCP探测器对单光子量级图片进行大量采集，对每次采集的单光子量级信号图片中光斑的质心进行获取，去除弥散斑，最后将去除弥散斑后的信息进行累加，通过对比弥散斑处理前后探测系统接收到的分辨率板图像，得出通过对单光子量级信号的弥散斑进行去除，累加去除弥散斑后的信号图片可以提高采集到的信息的分辨率的结论。

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第1章 绪论

1.1激光雷达系统

1.2 PLIF成像技术

1.3高灵敏顿面阵探测系统核心部分国内外研究现状

1.4本文的主要研究内容

第2章 探测系统工作原理与噪声因子分析

2.1探测系统的组成

2.2探测器核心组成部分

2.3探测系统噪声因子分析

2.4本章小结

第3章 高灵敏度面阵探测器实验系统设计

3.1探测系统发射光源

3.2探测系统接收装置

3.3探测系统分辨率的测量

3.4本章小结

第4章 探测系统对单光子性能与增益响应特性的研究

4.1探测系统增益响应特性研究

4.2探测系统光功率响应特性研究

4.3探测系统单光子性能的研究

4.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢