[发明专利]2μm相干激光测风雷达系统中平衡式光电探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电探测器，特别涉及一种2μm相干激光测风雷达系统中平衡式光电探测器。

背景技术

目前采用平衡式外差探测技术，克服2-m相干激光测风雷达系统中本振光散粒噪声对外差探测信噪比的影响，通过将两个具有相同属性的光电二极管的输出进行差分便可以消除本振光噪声，提高外差信号的信噪比，其工作原理如图1所示，平衡式外差接收单元由两只并联的探测器组成，每只探测器都有独立的光电二极管(PIN)、低噪声前置放大器、主放大器及带通滤波器。信号光和本振光分别经分束器分为上下两路。信号光和本振光的下路一并投射到下面的光电二极管上，信号光上路和180°相移的本振光一并投射到上面的光电二极管上。两路探测器的输出信号（相位相反）一同进入合成器再输出中频信号。

根据光电效应，在两个探测器上的输出端得到光电流(加负载产生光电压)，其中η₁、η₂分别表示两个探测器的量子效率，ε和(1-ε)为单模保偏光纤分束器的分束比，S²和L²表示信号光和参考光的光场强度，则有下式：

两个探测器中的噪声功率密度N₁和N₂，分别可表示为：

N1=2eI1,dc+2eγI1,dc2---(3)]]>

N2=2eI2,dc+2eγI2,dc2---(4)]]>

如果假设两路中的滤波器函数为A₁，那么就对光电流和噪声没有影响。为了推到这个系统的信噪比密度，先假设增益2的增益因子为A₁，通过改变增益A₁的增益因子，分析信噪比功率密度。这时系统的差分中频电流和差分噪声功率分别是：