CCD强光串扰效应的串扰线缺口现象及其机制

在激光辐照行间转移CCD相机的实验中发现了关于CCD串扰效应的一个新现象,即在串扰线上出现缺口,该缺口紧邻主光斑上侧且随光强增大而减小。基于行间转移面阵CCD的构造和工作过程,利用CCD串扰效应的一种新机制对现象作出了合理的解释。串扰线的形成依赖于在垂直转移动作过程中CCD信号积分势阱中的载流子向垂直转移CCD寄存器中的溢出。串扰线上缺口的出现则是由于CCD的信号积分势阱被读出转移动作清空后再次填满需要经过一定时间,该时间内无信号电荷溢出至转移沟道;读出转移清空存储势阱的时刻是构成主光斑的主体信号电荷按正常时序进入垂直转移CCD寄存器的时刻,故缺口紧邻主光斑的上侧;光强越大,光电子再次填满存储势阱乃至溢出形成串扰线所需要的时间越短,则缺口越小。     

高速CCD成像电路抗串扰技术

为了解决高速CCD成像电路串扰问题,分析了产生串扰的原因,建立了CCD成像电路的串扰模型,提出了有效的抗串扰技术。对多通道的CCD视频信号采用带状线而非微带线并使用防护布线进行隔离。对多通道的电源供电进行了隔离,设计并采取有效的去耦电容布线方法,降低了寄生电感,避免了由电源公共阻抗引起的串扰。采用统一的地平面,对模拟电路和数字电路进行分区布局,避免了地弹对信号的影响。针对一个串扰较严重的CCD成像电路进行了实验,结果表明：采取上述抗串扰技术后,通道隔离度大于60 dB,有效降低了串扰,提高了图像质量。     

高速CCD成像电路抗串扰技术

为了解决高速CCD成像电路串扰问题,分析了产生串扰的原因,建立了CCD成像电路的串扰模型,提出了有效的抗串扰技术。对多通道的CCD视频信号采用带状线而非微带线并使用防护布线进行隔离。对多通道的电源供电进行了隔离,设计并采取有效的去耦电容布线方法,降低了寄生电感,避免了由电源公共阻抗引起的串扰。采用统一的地平面,对模拟电路和数字电路进行分区布局,避免了地弹对信号的影响。针对一个串扰较严重的CCD成像电路进行了实验,结果表明:采取上述抗串扰技术后,通道隔离度大于60 dB,有效降低了串扰,提高了图像质量。     

强光致CCD过饱和效应机理分析

分析了正常工作条件下CCD信号检测电路工作的全过程;指出了在正常工作状态下CCD对检测电路的注入是以低占空比的周期性窄脉冲方式进行的,配合有效的复位机制,使每个像素的复位电平保持为常值。根据CCD过饱和状态的产生条件和CCD信号传输沟道内的电势分布特点,提出了CCD过饱和状态的物理实质,即激光在CCD的受辐照点处提供了一个光生电流源,光生电荷将CCD的传输势阱全部填满之后使得CCD由一个电荷器件转变为一个电流器件。电流通过由CCD时钟的低电平所确定的沟道传输,使CCD对检测电路的注入以近乎连续的周期性长脉冲方式进行,导致了复位电平的改变,造成过饱和的视频图像。     

强光致CCD过饱和效应机理分析

分析了正常工作条件下CCD信号检测电路工作的全过程;指出了在正常工作状态下CCD对检测电路的注入是以低占空比的周期性窄脉冲方式进行的,配合有效的复位机制,使每个像素的复位电平保持为常值。根据CCD过饱和状态的产生条件和CCD信号传输沟道内的电势分布特点,提出了CCD过饱和状态的物理实质,即激光在CCD的受辐照点处提供了一个光生电流源,光生电荷将CCD的传输势阱全部填满之后使得CCD由一个电荷器件转变为一个电流器件。电流通过由CCD时钟的低电平所确定的沟道传输,使CCD对检测电路的注入以近乎连续的周期性长脉冲方式进行,导致了复位电平的改变,造成过饱和的视频图像。     

应用防护线抑制非平行微带线间串扰的研究

针对非平行微带线间的串扰问题,研究了防护线对抑制非平行微带线间串扰的效果,提出了根据非平行微带线间边缘场的主要耦合区域应用防护线的方法;理论分析与仿真结果表明,与铺设同干扰线等长的防护线相比,采用在非平行微带线间边缘场的主要耦合区域使用防护线的方法可以在起到同等抑制串扰效果的情况下,节约一部分防护线及其相应的接地过孔;该方法提高了应用防护线的效率,有助于预留出更多的可用布线空间,同时也有利于降低印制电路板生产成本。     

基于RC模型的线阵探测器串扰图像复原方法

针对线阵探测器串扰导致的响应异常、暗信号拖尾的现象,进行了串扰的产生机理分析,建立了复原串扰图像信号波形的RC模型,并在此基础上提出了一种串扰图像复原方法。该方法在串扰RC模型的基础上,以恢复信号正常响应和消除暗信号拖尾为目标,建立了优化目标函数,并以不同频率的靶标响应曲线为基础,对模型参数进行了迭代,获得了各个图像频率下复原综合效果最优时的模型参数。得到串扰模型参数后,计算出相应的复原函数,通过频域运算对图像进行复原。对实验室实测的扫描相机线阵探测器红外图像进行了复原,结果显示,所提算法能有效复原不同图像频率下不同靶标图像的正常响应,降低了拖尾暗信号的影响,提升了图像质量。     

激光辐照TDI-CCD相机饱和串扰效应及侧斑建模仿真分析

根据推扫式线阵TDI-CCD成像系统的信号存储、传输与转换原理,分析了其在激光作用下产生不同饱和串扰现象的机理,建立了激光辐照TDI-CCD红外相机饱和串扰效应模型;考虑了视场外激光干扰过程中出现的侧斑现象,同时借助光学追迹模型,实现了连续激光干扰星载红外相机的成像仿真过程;通过图像质量评估因子定量分析了不同入射条件下激光辐射对相机输出图像质量的影响。结果表明:入射角不同,激光成像结果不同.选用1.064μm视场外激光在一定入射条件下,当改变激光入射角从2.86°到2.89°时,激光将出现侧斑;当激光功率密度提高1~4倍,光斑干扰面积百分比将不同程度的扩大.     

半导体激光阵列谱合束系统中光束串扰物理机制分析

在外腔反馈半导体激光谱合束系统中,由于半导体激光阵列的“smile”效应、外腔中光学元件制作误差等因素,激光阵列一子单元发射光束经过外腔返回注入其他子单元,在两子单元之间形成光束串扰并影响合束特性.本文从耦合腔光束谐振角度出发,基于光反馈半导体激光器速率方程,构建了耦合腔谐振模型,推导了激光器稳态输出时能在耦合腔中起振的光束模式.结合耦合腔模式竞争机制与耦合腔谐振模型分析由两子单元间距变化引起的不同串扰对锁定光谱和合束效率的影响.结果表明子单元间的串扰行为会造成光谱峰值下降、光谱偏移、边缘毛刺以及合束效率劣化.相比距离更远的两子单元之间的高阶串扰,距离更近的两子单元间的低阶串扰对合束特性的劣化程度更大.最后,为证明该模型的正确性和有效性,对所得分析结果进行了实验验证,实验观测到在串扰影响下的光谱结构与理论分析一致.     

PV型HgCdTe线阵探测器的光学串扰

针对MCT红外焦平面阵列器件普遍存在的光串扰问题进行研究,从器件内部结构上,建立了线阵器件理论计算模型,并基于载流子连续性方程,利用Comsol软件对光串扰的大小进行了数值定量计算,研究了不同探测器结构尺寸、温度和材料等参数对光串扰的影响;从器件外部结构上,利用几何光学,研究了外部光学结构对光串扰的影响。研究结果表明,器件内部的衬底外延层厚度与器件外部的真空层对光串扰的影响最大,为今后红外焦平面器件结构的改进提供了一定的理论指导。     

脉冲激光辐照可见光面阵CCD的入瞳衍射效应

采用波长为532nm的脉冲激光从31.5m的距离辐照可见光面阵电荷耦合器件(CCD),实验观察到了规律性圆环条纹的产生。通过增大激光束的入射角度、调节衰减倍率、重复频率和作用距离,研究了这些规律性圆环条纹的产生条件和机理。结果发现:保持激光器与CCD的作用距离31.5m不变,在激光束的入射角小于或者稍稍大于光学系统半视场角6.8°的情况下,只要光学系统入瞳处的功率密度达到10-3 W/cm2量级,就可以观察到规律性的圆环条纹。通过对探测器表面能量分布进行数学仿真,证实规律性的圆环条纹是由于光学系统入瞳的衍射效应而产生的。     

CCD技术在塞曼效应实验中应用的改进

利用CCD图像采集和计算机图像程序处理技术改进了塞曼效应实验系统,对比了测微目镜测量干涉圆环直径、利用手动方法处理实验图像以及利用计算机程序处理实验图像3种方法的实验结果.实验结果表明:利用计算机程序自动处理实验图像的方法能够简化实验并减小实验误差.     

脉冲激光辐照可见光面阵CCD的入瞳衍射效应

采用波长为532 nm的脉冲激光从31.5 m的距离辐照可见光面阵电荷耦合器件（CCD）,实验观察到了规律性圆环条纹的产生。通过增大激光束的入射角度、调节衰减倍率、重复频率和作用距离,研究了这些规律性圆环条纹的产生条件和机理。结果发现：保持激光器与CCD的作用距离31.5 m不变,在激光束的入射角小于或者稍稍大于光学系统半视场角6.8的情况下,只要光学系统入瞳处的功率密度达到10-3 W/cm2量级,就可以观察到规律性的圆环条纹。通过对探测器表面能量分布进行数学仿真,证实规律性的圆环条纹是由于光学系统入瞳的衍射效应而产生的。     

基于小波变换的CCD光谱信号消噪及汽车车灯颜色测试的应用研究

研制了一种新型测色系统。依据小波变换理论 ,对颜色测量中所接收到的光谱信号采用了小波变换消噪平滑数据处理技术 ,提高了系统测色的精度。采用CCD作为光电转换元件 ,接收汽车车灯光谱并转换为电信号 ,提高了测量速度。给出了CCD关于颜色测量的光谱标定方法。通过测量色度值与其标准色度值比较 ,所得偏差Δx≤ 0 0 0 8,Δy≤ 0 0 0 8;重复性Δx≤ 0 0 0 8,Δy≤ 0 0 0 8。     

用CCD成像系统观测透射式牛顿环

用CCD成像系统观测透射式牛顿环替代用移测显微镜观测反射式牛顿环，扩充了实验内容，培养了学生的综合实验能力．     

CCD汽车车灯色度测试及其光谱分析方法的研究

一种新型测色系统依据色度学理论和光谱反射比原理 ,采用CCD作为光电转换元件 ,可一次接收汽车车灯光谱对应的电信号 ,实现了光谱的快速分析 ,给出了CCD对汽车车灯颜色测量的光谱分析方法。并通过计算机控制 ,采用高级VB语言编程进行数据采集和数据处理 ,给出了数据采集程序段。使用该系统将标准色卡的测量色度值与其标准色度值比较所得偏差Δx≤ 0 .0 1;Δy≤ 0 .0 1。     

弱光同步探测中的CCD数据采集电路设计

近几年来 ,激光诱导荧光分析技术已成为近代激光应用中的一大热点。但是目前较少见到相关电路设计工作的报道。本文作者采用 CCD作为探测器件 ,独立设计和制作了具有实用意义的激光诱导荧光探测电路 ,并对电路设计中的抗干扰问题、同步控制、低噪声设计和其它相关功能设计进行了较为全面的分析。