Detekcja sygnałów optycznych

Zbigniew Bielecki, Antoni Rogalski

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-21210-0

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2020

Liczba stron:

700

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

Bielecki, Zbigniew; Rogalski, Antoni. Detekcja sygnałów optycznych. Red. . : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2020, 700 s. ISBN 978-83-01-21210-0

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 Bielecki, Z.

A1 Rogalski, A.

T1 Detekcja sygnałów optycznych

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

YR 2020

SN 978-83-01-21210-0

Bibliografia BibTex:

@Book{ 221785, author = "Bielecki, Zbigniew and Rogalski, Antoni", editor = "", title = "Detekcja sygnałów optycznych", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2020", address = "", isbn = "978-83-01-21210-0" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - Bielecki, Zbigniew

AU - Rogalski, Antoni

ED -

TI - Detekcja sygnałów optycznych

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY -

PY - 2020

SN - 978-83-01-21210-0

ER -

Netografia (standard APA):

Bielecki, Zbigniew; Rogalski, Antoni. Detekcja sygnałów optycznych [baza danych online] : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2020 [dostęp: 31 07 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/detekcja-sygnalow-optycznych-zbigniew-bielecki-antoni-221785.

optoelektronika, detektory, sygnały optyczne

Niniejsza publikacja jest rozszerzoną i uaktualnioną wersją wydanej przez WNT w 2001 roku książki „Detekcja sygnałów optycznych”.

Przedstawiono w niej zagadnienia detekcji promieniowania optycznego z punktu widzenia zasad działa...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-21210-0

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2020

Liczba stron:

700

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Przedmowa12
Wykaz ważniejszych oznaczeń16
Wykaz ważniejszych skrótów20
1. Radiometria24
1.1. Wstęp24
1.2. Wielkości radiometryczne28
1.3. Luminancja34
1.4. Promieniowanie ciała doskonale czarnego38
1.4.1. Prawo Plancka40
1.4.2. Prawo Stefana-Boltzmanna44
1.4.3. Prawo przesunięć Wiena46
1.4.4. Kontrast egzytancji46
1.5. Emisyjność48
1.5.1. Prawo Kirchhoffa49
1.6. Radiometryczne pomiary temperatury51
1.6.1. Temperatura promieniowania52
1.6.2. Temperatura egzytancyjna53
1.7. Propagacja promieniowania optycznego54
1.6.3. Temperatura barwy54
1.7.1. Propagacja promieniowania optycznego przez atmosferę55
1.7.2. Transmisja materiałów optycznych56
Bibliografia do rozdziału pierwszego59
2. Kryteria oceny detektorów 60
2.1. Wprowadzenie60
2.2. Parametry detektorów63
2.3. Osiągi detektorów ograniczone szumem fotonowym68
2.4. Pomiary parametrów detektorów77
2.4.1. Pomiar czułości77
2.4.2. Pomiar szumów82
2.4.3. Pomiar charakterystyki częstotliwościowej mocy równoważnej szumom87
2.4.4. Pomiar charakterystyk częstotliwościowych88
2.4.5. Pomiar czasu narastania i opadania odpowiedzi detektora90
Bibliografia do rozdziału drugiego91
3. Źródła szumu 93
3.1. Wprowadzenie93
3.2. Szumy detektora97
3.2.1. Szum fotonowy98
3.2.2. Szum cieplny101
3.2.3. Szum generacyjno-rekombinacyjny103
3.2.4. Szum śrutowy105
3.2.5. Szumy 1/f107
3.2.6. Szum temperaturowy108
3.2.7. Szum mikrofonowy109
3.2.8. Szum wybuchowy110
Bibliografia do rozdziału trzeciego111
4. Podstawy fizyczne detekcji promieniowania optycznego 113
4.1. Wstęp113
4.2. Klasyfikacja detektorów116
4.3. Podstawy fizyczne działania detektorów termicznych123
4.3.1. Termopary127
4.3.2. Bolometry129
4.3.3. Detektory piroelektryczne132
4.4. Podstawy fizyczne działania detektorów fotonowych137
4.4.1. Absorpcja promieniowania138
4.4.2. Sprzężenie promieniowania z detektorem143
4.4.3. Mechanizmy generacyjno-rekombinacyjne145
4.5. Fotorezystory151
4.6. Detektory fotowoltaiczne156
4.6.1. Fotodiody ze złączem p-n157
4.6.2. Realne fotodiody161
4.7. Szybkość odpowiedzi168
4.8. Fotodiody ze złączem Schottky’ego169
4.9. Detektory fotoemisyjne175
4.10. Fotodiody p-i-n178
4.11. Fotodiody lawinowe183
4.12. Detektory barierowe191
Bibliografia do rozdziału czwartego197
5. Detektory termiczne 200
5.1. Wstęp200
5.2. Osiągi detektorów termicznych201
5.3. Termopary205
5.3.1. Materiały termoelektryczne207
5.3.2. Technologia i właściwości termopar210
5.4. Bolometry213
5.4.1. Bolometry metalowe215
5.4.2. Termistory217
5.4.3. Bolometry niskotemperaturowe219
5.4.4. Bolometry kompozytowe221
5.4.5. Mikrobolometry krzemowe222
5.4.6. Bolometry nadprzewodzące229
5.5. Detektory piroelektryczne234
5.5.1. Czułość234
5.5.2. Szum i wykrywalność237
5.5.3. Wybór materiału detektora241
5.5.4. Bolometr dielektryczny244
5.5.5. Detektory piroelektryczne wielobarwne247
Bibliografia do rozdziału piątego250
6. Detektory fotoemisyjne253
6.1. Wprowadzenie253
6.2. Konwencjonalne fotokatody254
6.3. Fotokatody z ujemnym powinowactwem elektronowym259
6.4. Fotopowielacze261
6.5. Wzmacniacze obrazu268
6.6. Fotoemisyjne detektory krzemowe z barierą Schottky’ego274
Bibliografia do rozdziału szóstego278
7. Detektory fotonowe 279
7.1. Wprowadzenie279
7.2. Detektory promieniowania X i promieniowania g284
7.3. Detektory promieniowania nadfioletowego294
7.4. Fotodetektory zakresu widzialnego302
7.5. Fotodiody germanowe306
7.6. Fotodiody z InGaAs309
7.7. Fotodiody z antymonków grupy AIIIBV312
7.8. Fotorezystory z chalkogenidków ołowiu318
7.9. Fotodetektory z HgCdTe321
7.9.1. Fotorezystory321
7.9.2. Fotodiody329
7.9.3. Fotodiody lawinowe334
7.10. Fotorezystory domieszkowe338
Bibliografia do rozdziału siódmego344
8. Detektory z supersieci, studni i kropek kwantowych 347
8.1. Wprowadzenie347
8.2. Fotodiody lawinowe z supersiecią352
8.3. Detektory na studniach kwantowych AlGaAs/GaAs354
8.4. Detektory z supersieci AIIIBV drugiego rodzaju361
8.4.1. Podstawowe właściwości fizyczne supersieci drugiego rodzaju362
8.4.2. Konfiguracje supersieci drugiego rodzaju367
8.4.3. Fotodiody p-i-n369
8.4.4. Detektory barierowe372
8.5. Detektory z kropek kwantowych377
8.6. Fotodetektory kaskadowe382
Bibliografia do rozdziału ósmego387
9. Detektory z materiałów dwuwymiarowych 389
9.1. Podstawowe właściwości fizyczne grafenu389
9.2. Detektory grafenowe393
9.3. Fotodetektory z alternatywnych materiałów dwuwymiarowych401
Bibliografia do rozdziału dziewiątego406
9.4. Podsumowanie406
10. Detektory terahercowe408
10.1. Detektory do zobrazowania terahercowego pracujące w temperaturze pokojowej410
10.1.1. Diody Schottky’ego413
10.1.2. Detektory z tranzystorów FET i CMOS415
10.1.3. Mikrobolometry418
10.2. Bolometry półprzewodnikowe420
10.3. Nadprzewodzące detektory fotonowe422
10.4. Nadprzewodzące detektory HEB i TES423
Bibliografia do rozdziału dziesiątego427
11. Przedwzmacniacze do detektorów promieniowania optycznego 430
11.1. Wymagania dotyczące parametrów przedwzmacniaczy stosowanych w fotoodbiornikach430
11.2. Dobór aktywnych elementów wzmacniających431
11.3. Przedwzmacniacze napięciowe439
11.4. Przedwzmacniacze transimpedancyjne444
11.5. Stopnie wejściowe fotoodbiorników z detektorami fotoprzewodzącymi448
11.6. S topnie wejściowe fotoodbiorników z fotodiodami456
11.6.1. Wybrane metody zwiększenia szerokości pasma w stopniach wejściowych fotoodbiorników ze wzmacniaczami transimpedancyjnymi460
11.6.2. Przedwzmacniacze ładunkowe464
11.7. Przedwzmacniacze do termopar467
11.8. Przedwzmacniacze do detektorów piroelektrycznych470
11.9. Przedwzmacniacze do fotopowielaczy474
11.10. Fotoodbiorniki monolityczne i hybrydowe478
11.11. Liczniki fotonów479
Bibliografia do rozdziału jedenastego485
12. Modele szumowe stopni wejściowych fotoodbiorników 488
12.1. Wstęp488
12.2. Szumy w fotoodbiorniku ze wzmacniaczem napięciowym489
12.3. Szumy w fotoodbiorniku ze wzmacniaczem transimpedancyjnym491
12.4. Szumy stopnia wejściowego fotoodbiornika z przedwzmacniaczem ładunkowym496
12.5. Odbiorniki z fotodiodami p-n i p-i-n497
12.5.1. Stosunek sygnału do szumu. Ograniczenia kwantowe i termiczne498
12.5.2. Wpływ rezystancji obciążenia na stosunek sygnału do szumu500
12.5.3. Wpływ pojemności równoległych na stosunek sygnału do szumu501
12.6. Odbiorniki z fotodiodami lawinowymi502
Bibliografia do rozdziału dwunastego508
13. Matryce detektorów 510
13.1. Wstęp510
13.2. Mozaiki liniowe513
13.3. Układy z opóźnieniem czasowym514
13.4. Mozaiki detektorów z obróbką sygnału w płaszczyźnie obrazowej516
13.4.1. Matryce monolityczne517
13.4.2. Matryce hybrydowe519
13.5. Podstawowe parametry matryc detektorów522
13.5.1. Natężenie napromienienia równoważne szumom (NEI)522
13.5.2. Różnica temperatury równoważna szumom (NETD)523
13.5.3. Minimalna rozróżnialna różnica temperatury (MRTD)525
13.5.4. Funkcja przenoszenia modulacji (MTF)526
13.5.5. Inne parametry530
13.6. Przetworniki obrazu CCD532
13.6.1. Wprowadzenie532
13.6.2. Mechanizm działania CCD532
13.6.3. Rodzaje przyrządów CCD537
13.6.4. Techniki odczytu sygnału stosowane w matrycach CCD542
13.6.5. Architektura układów odczytu547
13.7. Przetworniki obrazu CMOS556
13.7.1. Wiadomości wstępne556
13.7.2. Rodzaje pikseli559
13.7.3. Układy odczytu sygnału w przetwornikach CMOS564
13.7.4. Architektura układów odczytu przetworników CMOS575
Bibliografia do rozdziału trzynastego579
14. Wybrane zagadnienia matryc detektorów 582
14.1. Zintegrowany zestaw detektora583
14.2. Przetworniki CCD i CMOS588
14.2.1. Przetworniki CCD589
14.2.2. Przetworniki CMOS595
14.3. Osiągi matryc detektorów podczerwieni599
14.4. Matryce bolometryczne608
14.5. Fotonowe matryce detektorów podczerwieni616
14.5.1. Matryce detektorów z InGaAs617
14.5.2. Matryce detektorów z InSb622
14.5.3. Matryce detektorów barierowych z InAsSb625
14.5.4. Matryce detektorów z HgCdTe626
14.5.5. Matryce QWIP632
14.5.6. Matryce detektorów z supersieci II typu634
14.5.7. Matryce detektorów z półprzewodników domieszkowanych637
Bibliografia do rozdziału czternastego639
15. Zaawansowane metody detekcji sygnałów optycznych 643
15.1. Detekcja wolnozmiennych sygnałów optycznych poprzez całkowanie sygnału643
15.2. Wzmacniacze selektywne647
15.3. Detekcja fazoczuła650
15.4. Układy detekcji z synchronicznym całkowaniem sygnału665
15.5. Detekcja koherentna678
15.5.1. Detekcja heterodynowa681
15.5.2. Detekcja homodynowa687
15.5.3. Wymagania i trudności odbioru koherentnego690
Bibliografia do rozdziału piętnastego692
O autorach694
Skorowidz696

Przedmowa

elektronicznych.Jednymznajważniejszychrozdziałówjestrozdziałczwar-

ty,wktórymprzedstawiliśmypodstawyﬁzycznedotyczącedetekcjipromie-

niowaniaoptycznego.Zwiadomościzawartychwtymrozdzialekorzystamy

dalejprzyomawianiuróżnychtypówdetektorówtermicznychifotonowych.

Rozdziałpiątyjestpoświęconydetektoromtermicznym;wyraźniepodkre-

śliliśmyosiągnięciatechnologiczneostatnichlat.Podstawydziałaniadetek-

torówfotoemisyjnychopisaliśmywrozdzialeszóstym.Różnetypydetekto-

rówfotonowych,zpodziałemnazakresywidmowe,opisaliśmywrozdziale

siódmym.Nowągeneracjędetektorówfotonowychzestudni,supersieci

ikropekkwantowychomówiliśmywrozdzialeósmym.Nowościąsądetek-

toryzmateriałówdwuwymiarowych,którychpodstawyﬁzycznepodaliśmy

wrozdzialedziewiątym.Detektoromterahercowymjestpoświęconyroz-

działdziesiąty.Sygnałyotrzymanezdetektorównależywzmocnićwcelu

otrzymaniatakiejwartościnapięcia,bądźprądu,któremożemyprzetwarzać

wdalszychukładachelektronicznych.Wtymcelusąniezbędneniskoszu-

moweprzedwzmacniaczesygnału.Wrozdzialejedenastymomówiliśmy

przedwzmacniacze,któresąrekomendowanedoposzczególnychtypówde-

tektorówpromieniowaniaoptycznego.Jednakżeuzyskaniedużejwartości

stosunkusygnałudoszumuwstopniuwejściowymfotoodbiornikawymaga

analizymodeluszumowegotegostopniaiminimalizacjiposzczególnych

składowychszumowych.Dlategoteżrozdziałdwunastyjestpoświęcony

modelomszumowymtychstopni.Szczególniedużouwagipoświęciliśmy

matrycommonolitycznymihybrydowymdetektorów.Wrozdzialetrzyna-

stymomówiliśmypodstawydotyczącedziałaniamatrycCCDiCMOS.Zde-

ﬁniowaliśmyichparametryorazprzedstawiliśmytechnikiodczytusygna-

łówztychprzyrządów.Zkoleiwrozdzialeczternastympodaliśmywybrane

przykładymatrycdetektorów,biorącpoduwagęichaplikacyjnycharakter.

Wostatnimrozdziale,piętnastym,przedstawiliśmyzaawansowanemetody

detekcjisygnałówoptycznych,któreumożliwiająwykrywaniesygnałów

niemożliwychdowykryciawukładachdetekcjibezpośredniej.

Nazakończeniechcielibyśmypodziękowaćdr.inż.JanuszowiMiko-

łajczykowiorazmgr.inż.KrzysztofowiAchtenbergowizapomocwre-

dakcjiostatecznejwersjitejpracy.Szczególnepodziękowaniakierujemy

doProfesoraJózefaPiotrowskiegozawielecennychdyskusjiiuwagme-

rytorycznych.

Warszawa,październik2019r.

AntoniRogalski

ZbigniewBielecki

Brak wyników

Detekcja sygnałów optycznych

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra