数字平均对红外单光子探测器中温度控制系统信噪改善比的影响

针对用于量子保密通信中单光子探测器需要高精度温控系统的情况,分析了其温控系统中数字平均方案对系统信噪改善比的影响,给出了信噪改善比与平均次数、采样周期、总采样时间和白噪声带宽的函数关系.针对实际应用中总采样时间有限的情况,分别就平均次数、采样周期两个物理参量对系统信噪改善比的作用进行了计算,给出了总采样时间一定的情况下,信噪改善比的表达式,并定义了最佳的采样次数.     

用于探测飞行目标的光电成像系统信噪比分析

在地基上用可见光CCD成像仪观测夜间天空被太阳光照明的飞行目标,目的是研究目标在飞行过程中的辐射特性(辐强度和辐亮度),并配合经纬仪确定方位和轨迹。CCD成像仪的信噪比是限制对目标探测的一个重要因素,也是衡量相机成像性能的重要指标。分析了典型太阳照明条件下设定参量CCD成像仪的信噪比,并得出典型信噪比与探测距离、光学系统有效入瞳直径的关系,为实用系统的设计提供了依据。     

像增强器增益对输出信噪比影响的分析

针对传统上像增强器输出信噪比测试条件的不完备性,阐述了亮度增益对输出信噪比的影响,在不同增益条件下利用设计的像增强器信噪比测试仪对输出信噪比进行了测试,验证了在输出信噪比测试中亮度增益标定的必要性。     

Enhancement of signal-to-noise ratio

It is shown that the ratio of signal-to-noise ratio at the output to that at the input can be made larger than unity when a nonlinear system is subjected to a weak periodic perturbation and a harmonic noise. This theoretical result is in conformity with the experimental observation published recently by R. Liet al.     

干涉成像系统信噪比的统计分析

根据统计光学建立了干涉成像系统信噪比的理论模型,数值分析了干涉成像系统信噪比与系统参数之间的关系。分析结果表明:为了提高系统的信噪比,应提高信号光场强度与噪声光场强度之比,使参考光和测试光光强接近相等,降低系统中光学元件的数量和每个元件的偏差,使光源相干长度约为测试光和参考光间光程差的2～5倍。要使信噪比大于10,则要求系统中光学元件总偏差的标准差小于1/4波长。信噪比的统计理论模型可为干涉成像系统设计和干涉测量提供理论指导。     

面向低信噪比的自适应压缩感知方法

在压缩感知工程应用中, 信号往往被噪声和干扰所影响, 常规的压缩感知方法难以达到理想的重构效果, 特别是低信噪比应用场景中, 稀疏重构往往会失效. 分析了压缩感知中噪声对重构性能的影响, 从理论上解释了压缩感知中的噪声折叠原理, 并在此基础上提出了一种基于方向性测量的自适应压缩感知方案. 该方案通过后端信号处理系统估计出噪声的相关信息并反馈至压缩感知前端, 前端根据反馈的噪声信息调整测量矩阵, 从而改变感知矩阵的方向, 自适应地感知稀疏谱, 从而有效地抑制信号噪声. 仿真实验表明, 所提的自适应压缩感知方法对稀疏信号重构性能有较大的提升.     

MCP输入电子能量与微光像增强器信噪比的关系

为了提高MCP像增强器亮度增益,在微光像增强器中采用了新的电子倍增机构,即微通道板（MCP）,并对作为电子倍增结构MCP的噪声产生机理进行分析。在MCP其他参数不变的条件下,通过调整MCP入射电子的能量和入射电子角度分布,优化了MCP最佳工作信噪比的工作条件,实现了优化MCP像增强器信噪比,提高了MCP像增强器的亮度增益。     

干涉成像系统信噪比的统计分析

根据统计光学建立了干涉成像系统信噪比的理论模型,数值分析了干涉成像系统信噪比与系统参数之间的关系。分析结果表明：为了提高系统的信噪比,应提高信号光场强度与噪声光场强度之比,使参考光和测试光光强接近相等,降低系统中光学元件的数量和每个元件的偏差,使光源相干长度约为测试光和参考光间光程差的2~5倍。要使信噪比大于10,则要求系统中光学元件总偏差的标准差小于1/4波长。信噪比的统计理论模型可为干涉成像系统设计和干涉测量提供理论指导。     

四分束风成像偏振干涉仪信噪比的研究

新型静态偏振风成像干涉仪采用四面角锥棱镜与偏振阵列的组合结构, 在CCD的四个分区上一次得到四个不同相位的干涉图, 可以实现对目标的实时探测, 克服了动镜扫描探测模式不能对快速变化目标进行精确探测的缺陷. 由于光束被四等分, 强度大幅度下降, 微弱的气辉信号能否被探测到成为研究的关键. 本文从目标气辉光谱的特性出发, 分析了静态偏振风成像干涉仪系统的光学传输特性和响应特性, CCD的噪声水平及系统信噪比, 得出弱信号夜气辉在常规的探测模式下探测不到的结论. 采用延长光积分时间, 像素合并技术和选用探测灵敏度高的电子倍增CCD等措施, 均可以有效改善信噪比, 并计算出几种措施综合运用后系统的信噪比和响应度. 考虑到成本和目标的快速变化, 仅采用像素合并技术, 模拟了信噪比和数字化输出随辐射强度的变化曲线, 结果表明可实现对夜气辉等微弱信号的探测.     

利用非线性Sagnac干涉法提高短脉冲信噪比

理论研究了影响Sagnac干涉法信噪比提升能力和效率的各项因素。通过控制脉冲的空间分布和衰减片透过率,能够有效提高Sagnac干涉法的效率。Sagnac干涉法提升信噪比的能力与入射脉冲的信噪比有关：入射脉冲信噪比越高,信噪比提升的量级就越大。在SILEX-Ⅰ超短超强脉冲激光装置上建立了实验平台。3 TW压缩器输出的超短超强脉冲光经衰减片进入Sagnac干涉仪,非线性介质为5 cm长的熔石英材料,衰减片透过率为55%。当入射脉冲能量为6.6 mJ时,利用三阶自相关仪测量得到脉冲的信噪比从使用Sagna干涉仪前的10-6提高到了10-7,此时出射脉冲的能量为1.6 mJ,效率为24%。该方法对光束口径没有限制,能够用于大能量条件下短脉冲信噪比的提升。     

紫外像增强器信噪比与MCP电压的关系

日盲型紫外像增强器在空间光学探测、环境监测、战略国防等方面上具有非常广阔的应用前景,参照微光像增强器信噪比测试原理,设计了紫外像增强器信噪比测试系统,并给出其测试条件,利用研制的信噪比测试仪研究了微通道板两端电压对日盲型紫外像增强器信噪比的影响,测量了其关系曲线。结果表明,在小于850 V区域内,紫外像增强器的输出信噪比随着MCP两端电压的增大而增大;当超过850 V时,MCP两端电压增大,紫外像增强器的输出信噪比基本维持不变。     

一种单稳随机共振系统信噪比增益的数值研究

采用四阶Runge-Kutta数值求解方法, 发现一种单稳随机共振系统信噪比增益的随机共振现象, 并且在一定的条件下系统信噪比增益大于1.通过调节单稳随机共振系统参数可以改变信噪比增益.本文结果拓展了这类单稳的已有研究范围, 在信号检测与处理以及通信领域有着潜在的应用价值. 关键词： 单稳随机共振 信噪比增益 数值分析 非线性     

微光像增强器信噪比与MCP电压关系

为了揭示微通道板电压的变化对微光像增强器信噪比的影响,进一步优化像增强器的性能,分别测试出超二代和三代微光像增强器的信噪比随微通道板的电压变化曲线,前者在微通道板电压为600 V～800 V时,信噪比单调增加到25.9,在800 V～900 V时,信噪比在25上下震荡并呈下降趋势,在900 V～1 000 V时,迅速下降到21.8;而后者当MCP电压在800 V～1 000 V时,单调增加到27.87,在800 V～1 180 V时,则在26.61～28.66之间震荡.通过对微通道板噪声因子的理论分析,指出进一步降低微通道板噪声因子,改善微光像增强器信噪比的方法.     

湍流大气中漫射目标的平均强度和信噪比

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,根据Rytov相位结构函数的二次近似,推导了湍流大气中漫射目标探测器表面的平均强度和信噪比的解析表达式。给出不同类型尺寸的漫射目标散射波经湍流大气传输在探测器表面的平均强度和信噪比,数值分析了不同目标尺寸、湍流强度、透镜大小对探测器表面平均强度和信噪比的影响。目标尺寸和透镜尺寸越大,信噪比越大;相反地,湍流越大,信噪比越小。     

Enhancement of signal-to-noise ratio of ultracold polar NaCs molecular spectra by phase locking detection

We report a method of high-sensitively detecting the weak signal in photoassociation(PA) spectra of ultracold NaCs molecules by phase sensitive-demodulated trap-loss spectra of Na atoms from a photomultiplier tube. We find that the signal-to-noise ratio(SNR) of the PA spectra is strongly dependent on the integration time and the sensitivity of the lockin amplifier, and our results show reasonable agreement with the theoretical analyses of the SNR with the demodulation parameters. Meanwhile, we investigate the effect of the interaction time of the PA laser with the colliding Na–Cs atom pairs on the SNR of the PA spectra. The atom loss rate is dependent on both the PA-induced atom loss and the loading of the MOT. The high-sensitive detection of the excited ultracold NaCs molecules lays a solid foundation for further study of the formation and application of ultracold NaCs molecules.     

一种显著提高三代像增强器信噪比的微通道板

鉴于离子阻挡膜保证了三代像增强器的工作寿命，但增加了微通道板和三代像增强器的噪声因子，降低了三代像增强器的信噪比，削弱了NEA光阴极的优势，提出一种最新研制的微通道板。它优化了玻璃成份，提高了玻璃的工作温度，同时还改善了通道内壁工作面结构，且开口面积比达到65%～70%。通过三代像增强器制管试验证实，这种高性能微通道板具有低噪声因子特性，与标准MCP相比，可显著提高三代管的信噪比。最后指出通过进一步试验和改进，实现更高信噪比长寿命无膜三代像增强器的可能性。     

Improving signal-to-noise ratio for the forensic analysis of glass using micro X-ray fluorescence spectrometry

Micro X-ray fluorescence spectrometry (μXRF) is a standard technique used for the elemental analysis of glass fragments in forensic casework. The glass specimens encountered in casework are usually small (<1 mm), thin fragments that are partially transparent to the exciting X-ray beam. In addition to providing fluorescence from the small glass fragments, the primary beam X-rays can scatter within the chamber and provide noise in the measurements. To reduce scatter from the sample stage, the fragments are typically mounted on a thin plastic film and raised on an XRF sample cup (≤3 cm in height). However, at these heights, there may still be significant scatter from the sample stage, which adversely affects the signal-to-noise ratio (SNR) and the limit of detection (LOD). A plastic mount was designed and 3D-printed in-house to allow fragments to be raised as high as possible from the sample stage, thereby minimizing stage scatter. Most elements detected in glass showed an improvement in the SNR when using the 3D-printed mount for analyses. The greatest improvement (>30%) was observed for lower atomic number elements (Na and Mg) and higher atomic number elements (Sr and Zr). Another simple method to improve SNR is the use of primary beam filters; when using primary beam filters during analyses, elements with characteristic lines in the high-energy range (Rb, Sr, and Zr) showed the greatest improvement (>70%) in SNR. The impact of both strategies for the improvement of SNR is presented here.     

New trend for optical signal-to-noise ratio of disturbed Raman fiber amplifier

In a distributed Raman fiber amplifier (DRFA), Raman amplification allows a lower signal launch powers to transverse the span above the noise floor while still increasing the optical signal-to-noise ratio (OSNR). It improves the noise figure and reduces the nonlinear penalty of fiber systems. In this paper, we demonstrate a new trend of OSNR at different pump configurations: forward, backward and bidirectional pumping for DRFAs as a function of fiber length. We also present the variation of OSNR with both input pump power and input signal power. It is found that forward pumping provides the highest OSNR, reaching its maximum value of 37 dB. However, backward pumping provides the smallest OSNR that has its maximum of 22 dB and the bidirectional pumping provides the moderate OSNR between the others having its peak of 26 dB.     

Effect of field and medium asymmetries on enhancement of signal-to-noise ratio

The effect of field and medium asymmetry on improvement of signal-to-noise ratio (SNR) in respect of homodyne detection technique is analysed theoretically. The analysis is applied to the sample of bulk GaAs irradiated by off-resonant nanosecond pulsed laser. The dependence of SNR on electric field amplitude and local oscillator (LO) phase is examined. It is found that SNR is maximum for the combination of asymmetric field and asymmetric medium.      

风成噪声背景下垂直阵阵列信噪比随声源深度的变化规律

风成噪声是海洋中最广泛存在的环境噪声、是被动声纳处理性能的重要影响因素.它具有一个典型的物理性质是很大程度上只对应中高阶模态.阵列信噪比计入了阵列采样辐射声强、背景噪声功率和阵处理增益,是决定声纳阵列处理性能的关键物理量.本文研究了受风成噪声模态结构影响,典型夏季浅海环境中垂直阵阵列信噪比随声源深度的变化关系.在简正波模深函数采样完整的假设条件下,理论证明了阵列信噪比随声源深度的变化可近似为低阶模态幅度强度(模深函数模值的平方)随深度变化的线性叠加,且模态阶数越低,贡献越大;并且,在强风成噪声背景、显著负梯度环境下该变化规律可由1阶模态幅度强度随深度的变化近似独立表征.以上结果表明,在同一声源距离条件下,声源置于水体下半部分时的阵列信噪比比置于海面附近更大,并且在位于1阶模态峰值点所在深度附近时达到最大.典型负声速梯度浅海环境中的仿真实验结果对理论分析进行了验证,并表明在一定条件下阵列信噪比随声源深度的变化与声源距离近似无关.