四分束风成像偏振干涉仪信噪比的研究

张宣妮; 张淳民; 艾晶晶

doi:10.7498/aps.62.030701

摘要

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.

关键词:

微弱信号 /
噪声 /
信噪比 /
响应度

作者及机构信息

1.
西安交通大学理学院, 非平衡物质结构及量子调控教育部重点实验室, 西安 710049;

2.
咸阳师范学院物理与电子工程学院, 咸阳 712000

基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA121101, 2006AA12Z152)、国家自然科学基金重点项目 (批准号: 40537031)、国家自然科学基金(批准号: 61275184, 40875013)、国家重大科技专项(批准号: E03101112JC02)和 2010苏州大学省重点实验室专题项目(批准号: KJS1001)资助的课题.

参考文献

[1]	Babcock D D 2006 Ph. D. Dissertation (Canada: York University)
[2]	Shepherd G G, Gault W A, Miller D W, Pasturczyk. Z, Johnston S F, Kosteniuk P, RHaslett J W, Kendall D J W, Wimperis J R 1985 Appl. Opt. 24 1571
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[26]	Goiffon V, Girard S, Chabane A, Paillet P, Magnan P, Cervantes P, Martin-Gonthier P, Baggio J, Estribeau M, Bourgade J L, Darbon S, Rousseau A, Glebov V Y, Pien G, Sangster T C 2012 Opt. Express 20 20030
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[29]	Mu T K, Zhang C M, Zhao B C 2009 Opt. Commun. 10 1984
[30]	Mu T K, Zhang C M, Zhao B C 2009 Appl. Opt. 12 2333
[31]	Zhang C M, Mu T K, Ron W Y, Zhang L, Liu N 2010 Opt. Eng.4 043002
[32]	Mu T K, Zhang C M 2010 Chin. Phys. B 19 060702
[33]	Mu t K, Zhang C M, Zhao B C Opt. Commun. 9 1699

施引文献

[1]	Babcock D D 2006 Ph. D. Dissertation (Canada: York University)
[2]	Shepherd G G, Gault W A, Miller D W, Pasturczyk. Z, Johnston S F, Kosteniuk P, RHaslett J W, Kendall D J W, Wimperis J R 1985 Appl. Opt. 24 1571
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[32]	Mu T K, Zhang C M 2010 Chin. Phys. B 19 060702
[33]	Mu t K, Zhang C M, Zhao B C Opt. Commun. 9 1699

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作者及机构信息

1.
西安交通大学理学院, 非平衡物质结构及量子调控教育部重点实验室, 西安 710049;

2.
咸阳师范学院物理与电子工程学院, 咸阳 712000

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四分束风成像偏振干涉仪信噪比的研究

English Abstract

The signal-to-noise ratio of the quarter beam of wind imaging polarization interferometer

1.
Non-equilibrium Condensed Matter and Quantum Engineering Laboratory, the Key Laboratory of Ministry of Education School of Science, Xi'an Jiaotong University, Xian 710049, China;

2.
Institute of Physics and Electronic Engineering, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, China

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1. 西安交通大学理学院, 非平衡物质结构及量子调控教育部重点实验室, 西安 710049; 2. 咸阳师范学院 物理与电子工程学院, 咸阳 712000

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四分束风成像偏振干涉仪信噪比的研究

English Abstract

The signal-to-noise ratio of the quarter beam of wind imaging polarization interferometer

1. Non-equilibrium Condensed Matter and Quantum Engineering Laboratory, the Key Laboratory of Ministry of Education School of Science, Xi'an Jiaotong University, Xian 710049, China; 2. Institute of Physics and Electronic Engineering, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, China

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1.
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