光学CCD快门系统特性

基于国内惯性约束聚变实验精密化需求,开展了可见光CCD机械快门特性研究的分解实验,定量表征了机械快门的时间特性,不仅为物理实验参数设置提供了依据,也对信号强度不确定度的定量分析提供了基准数据。另外根据物理实验的实时控制需求,设计开发了一套机械快门状态检测系统,它能及时快速反馈快门运转情况,提高了实验的可靠性。     

科学级CCD相机标定系统的设计

针对某系统中大批量科学级CCD相机标定的需求,设计了一套能够大批量、快速标定科学级CCD相机的高准确度标定系统.相机标定系统由1053nm纳秒固体激光器、刀口、双积分球、激光功率计、信号发生器、计算机与数据处理软件组成,该标定系统可对科学级CCD在1 053 nm光脉冲条件下的调制度、对比度、疵点、光学动态范围、响应非...     

科学级光学CCD非线性特性测试

在惯性约束聚变(ICF)实验研究中,科学级CCD常和光谱仪、条纹相机等诊断设备组合进行冲击波等物理过程的时间、空间方面的诊断研究。非线性作为CCD一个非常重要的性能参数,在实验的后处理过程中有着相当重要的作用,实验分别采取固定曝光时间,改变光源的出射功率密度、固定光源的输出功率密度和改变CCD的曝光时间两种方案对TEK 512×512DB CCD的非线性特性进行测试,计算得到两种实验方案下该CCD的非线性度分别为0.595%和0.508%,并通过对各种因素的评估得到第一种标定方案为最佳,为科学级CCD的性能参数自动测试平台的建立提供参考。     

用于激光聚变的科学级光学CCD读出噪声标定

在惯性约束聚变和超强超短激光等离子体相互作用中,科学级光学CCD作为诊断设备的重要记录器件,发挥着至关重要的作用.通过研究给出了可见光CCD读出噪声的标定原理和标定方案,并首次在国内取得了惯性约束聚变(ICF)实验中常用的可见光CCD读出噪声,为物理实验数据的修正和不确定度分析提供了依据.     

光锥与CCD耦合效率的理论分析

光锥与CCD的耦合技术是研制ICCD图像传感器的关键技术,本文主要从理论上分析并讨论了光锥与CCD耦合器件的耦合效率及其影响因素,进一步分析讨论了耦合效率对耦合器件信噪比的影响.证明了光锥与CCD的耦合效率不仅降低ICCD探测效率而且降低ICCD信噪比,并提出了提高光锥与CCD耦合效率的方法和途径.     

激光探测过程中CCD的串音饱和现象分析

为了验证激光辐照CCD时产生的串音饱和现象,从理论上给出了单束激光辐照下CCD发生串音饱和时的物理模型,并在此基础上给出了两光束入射情况下CCD发生串音饱和时的物理模型。通过定量计算得到了激光入射能量密度与CCD饱和像素数量的关系曲线和具体数据,并通过实验进行了验证。理论和实验结果表明,入射激光功率密度与CCD饱和区域面积之间呈非线性关系。当两束光同时进入CCD时,其中一束光的功率的增加会对另一束光的探测起到明显的干扰作用。     

模块化天文CCD通用控制器

为满足大规模拼接CCD天文观测应用系统对控制器的特殊要求,开展可扩展的模块化天文CCD通用控制器技术研究,并成功研制了样机系统.该系统采用相关双采样技术及控制技术等手段获得极低的读出噪声,采用全数字化的结构实现系统的通用性以及实现远程观测、远程监控的功能.测试结果表明,该系统的系统噪声小于3e~-,动态范围为16bit,非线性优于1%,满足现阶段大部分天文观测的需要.作为应用实例,利用本系统制作的真空紫外CCD相机,成功获得了He和氘121.5nm、164、193、205、218.6、273.3和294.5nm谱线的光谱图像,完成了对空间天文观测的102nm~320nm光谱仪的检测工作.     

科学级CCD并联过采样低噪声模拟信号通道

根据CCD相机模拟通道噪音的非相关性，提出通过并联多个相同的模拟通道来降低模拟通道噪音的方法，并对此进行实验研究。通过实验测定实验装置中噪音的分布情况,得出并联双通道和并联三通道时噪音的改善因子为1.354和1.65，符合理论值。实验还显示，改善因子随模拟通道中可编程增益放大器增益的增加而减小，并对此现象进行分析。通过对改善因子与理论值的偏差进行分析，指出电源噪音、较高的转换速度及温升是造成偏差的主要原因。     

Effects of electron multiplication on the CCD SNR in remote sensing application

A mathematical model describing the effect of electron multiplication (EM) gain on the detector signal to noise ratio (SNR) is presented, and then two types of experiment have been made to test their relationship. The experimental results of the radiometric calibration and imaging in practice both show that the initial EM gain amplification makes the most significant improvement on the EM charge coupled device (CCD) SNR, while as the gain factor continues to increase, the EMCCD SNR improvement will become negligible.     

Fourier变换光谱仪信噪比测量方法研究

对一种测量计算Fourier变换光谱仪信噪比的方法进行了修正.讨论了该方法与传统信噪比测量方法之间的关系,发现采用本修正方法计算的信噪比较传统方法计算的信噪比高约1.5倍,并通过计算机模拟和理论分析给予证明.讨论了Fourier变换光谱仪的主要误差源,特别提出在设计Fourier变换光谱仪时,为了避免零光程差采样位置的变化引起的复原光谱强度失真,采样频率应适当高于Nyquist频率.     

Performance analysis of wavelength conversion using a light-injected laser diode based on improved rate equations

The extinction and signal to noise ratios, the two main figures-of-merit for a wavelength converted signal are analyzed on the basis of the improved rate equations. The model accurately considers the mutual coupling parameter β_m which indicates the efficiency of the wavelength conversion. A simple relationship among extinction ratio, signal to noise ratio and the mutual coupling parameter β_m is given. With the simulation results, we find that the high extinction and signal to noise ratios depends on higher pump (i.e. original) power, optimum probe (i.e. converted) power and less wavelength spacing between them, which is in accordance with the analysis of mutual coupling parameter β_m.     

CCD固体成像器件性能测试方法的研究

CCD图像传感器是目前科学成像领域主流的固体成像器件。一般而言, 当成像系统中使用CCD器件时, 首先需要测量它的一些性能指标, 这是判断该CCD器件是否满足整个系统性能要求的重要依据。对CCD成像器件性能的测试方法进行了探讨, 涉及的参数包括增益、噪声、电荷转移效率、线性和满阱电荷等。研究重点是如何应用扩展像素边界反应方法及同位素X射线方法检测CCD的电荷转移效率, 以及利用X射线方法测量器件的增益。最后以理论研究为基础, 发展并提出了一套切实可行的CCD器件检测方法, 同时基于E2V公司4K×4K芯片CCD203_82进行了性能测试实验, 实验结果也验证了本文提出的测试方法的可行性和可靠性。     

Modeling and optimizing the pulse replicator based on the active recirculating optical loop

Signal to noise ratio (SNR) is an important parameter in the output signal of the pulse replicator. We propose a novel new method to improve this parameter. Instead of focusing on lowering the noise level of the optical amplifier and limiting the accumulation of amplified spontaneous emission (ASE) noise in the loop, we consider the optimization of other system parameters. By modeling with a predefined implementation of the pulse replicator, an evaluation function of SNR is constructed, with variables such as the coupling ratio, the optical fiber length. In this paper, we will construct the quantitative function between SNR and the coupling ratio. According to the evaluation function, we can determine the optimal value of the coupling ratio for the coupler to obtain the best SNR within the predefined parameters. The experiment will prove that the SNR in the output signal of the pulse replicator has been increased while using the optimal coupling ratio. This will contribute greatly to future work on improving SNR of the pulse replicator.     

动态光散射系统最佳光接收孔径比研究

从动态光散射（Dynamic Light Scattering,DLS）光接收系统的空间相干性出发,推导了干涉信号的表达式并对系统的噪音进行了全面的分析.在环境温度恒定且光电倍增管（Photomultipier Tube ,PMT）良好冷却的条件下,PMT的泊松随机噪音为系统主要噪音.利用光子统计理论推导了PMT的噪音,得到其输出的功率信噪比并计算了功率信噪比最大时的接收孔径比.实验表明,通过调整两固定孔间的距离, PMT输出的功率信噪比可达到最大.由不同孔径比实验计算得到的自相关函数证明了理论的合理性.     

改善光源光谱特性提高光学多道分析器用于吸收光谱测量的信噪比

本文报道通过改善热辐射光源光谱特性,相对提高短波辐射光强,以提高ＣＣＤ光学多道分析器在可见区特别是短波段吸收光谱的信噪比。改善后光源的短波辐射信噪比比一般热辐射光源提高约８倍。实验证实用此光源易在整个可见光区得到高信噪比的吸收光谱曲线。     

基于四波混频效应实现弱光对强光信噪比优化的研究

我们理论上研究了基于热铷原子系综中的四波混频效应实现信噪比优化的系统。我们分析了非相敏放大器与相敏放大器中信号光信噪比的变化情况。在非相敏放大器中,信号光为相干态注入,闲置光为真空态注入,此时信号光在被放大的同时,信噪比降低,其噪声系数大于1。在相敏放大器中,信号光和闲置光均为相干态注入,此时在特定的条件下,信号光在被放大的同时信噪比得到提高,其噪声系数小于1。在注入光束间的相对相位=2 kπ(k为整数)时,信号光的有效增益最大且噪声系数最小。在这样的相对相位下,只要注入闲置光光强高于注入信号光光强的17.2%时,信号光就能够在被放大的同时信噪比得到提高。特别地,当注入闲置光光强同时低于注入信号光光强时,就实现了弱光对强光信噪比的优化作用。