星間激光測距系統(tǒng)中光電探測器的研究.pdf

1、星間激光測距技術(shù)是空間引力波探測、地球重力場測量以及新一代低低跟蹤衛(wèi)星重力測量等項(xiàng)目的關(guān)鍵核心技術(shù)之一，光電探測器，作為激光干涉測距系統(tǒng)前端接收和傳遞轉(zhuǎn)換激光信號的裝置，其特性將對整個測距系統(tǒng)中低噪聲探測及相位測量系統(tǒng)等產(chǎn)生重要的影響。
　　針對新一代低低跟蹤衛(wèi)星重力測量計(jì)劃中對光電探測器的性能需求，完成實(shí)現(xiàn)了超低噪聲、高增益帶寬的電路設(shè)計(jì)方案。對測距系統(tǒng)而言，前端光電探測器的噪聲會引入系統(tǒng)的相位噪聲以及位移測量噪聲。為盡可能減少

2、噪聲的影響，首先我們詳細(xì)分析光電探測器的放大電路工作原理，討論了噪聲來源及頻率響應(yīng)等。由電路噪聲理論的詳細(xì)介紹，等效建立了電路噪聲模型，并介紹了光電探測器中各器件選型的標(biāo)準(zhǔn)。電路仿真顯示：光電探測器-3dB帶寬約為38 MHz，比理論計(jì)算值略低；在30 MHz的頻率響應(yīng)帶寬范圍內(nèi)，其等效輸入的電流噪聲譜密度為1.35 pA/√Hz，低于噪聲理論極限值3 pA/√Hz。
　　為進(jìn)一步探究光電探測器各噪聲源對電路的影響，提出了一種通過

3、電阻、電容等效電路來測量電路傳遞函數(shù)和等效輸入電流噪聲的測試電路設(shè)計(jì)方案（即，模擬TIA電路板測試系統(tǒng)）。在常用的利用網(wǎng)絡(luò)分析儀和頻譜儀測量電路傳遞函數(shù)方法基礎(chǔ)上，提出了兩種新的測試方法：ADC采樣法和DPLL掃頻法。通過對測試電路輸出噪聲和傳遞函數(shù)的測試，得到測量電路輸入端的等效電流噪聲譜密度。
　　在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，完成了光電探測器電路光功率的標(biāo)定、電路噪聲本底的性能測試等實(shí)驗(yàn)，并驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的探測器電路滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。通過