《光电信号处理》教学大纲

发布时间:2017-03-03  阅读人数:

《光电信号处理》教学大纲

【英文译名】:Photoelectric signal processing

【适用专业】:光信息科学与工程专业研究生

【学 数】: 2.5

【总 时】: 40

一、课程的教学目标与任务

本课程的教学目标:光电信号处理是光信息科学与工程专业的研究生学科专业课,在光电器件的设计和使用过程中,噪声对信号产生了很大的干扰,通过本课程的学习应使学生对光电器件中的噪声有明确的认识,如果提取出微弱的电信号和光信号。结合实际培养学生分析和解决工程技术问题的能力,为进一步学习相关专业课打下基础。

本课程的教学任务:使学生掌握噪声的基础知识、放大器的噪声分析与低噪声前置放大器、  微弱信号检测的基本原理与方法、光子计数器等等。要求学生了解光电子器件中噪声的类型,产生的原因,了解并操作单光子计数器。

 

二、本课程与其它课程的联系和分工

  本课程是在《几何光学》、《模拟电子技术》、《光电子技术》等课程修完的基础上进行的,并作为研究生学习的专业基础课。

 

三、课程内容及基本要求

1章 噪声的基础知识(4学时)

1.1 引言

1.2 噪声与干扰、基本噪声

1.3 噪声的关联与相加

1.4 含多个噪声源的电路及其计算法则

1.5 等效噪声带宽

1.6 噪声的基本属性

1.7 噪声对数字系统的影响

   第1章是全书各章的基础。本章在对噪声和干扰的基本定义进行介绍之后,对噪声进行了较全面的分析和描述,包括电路中常见的基本噪声、噪声的关联与相加、含多个噪声源的电路及其计算法则、等效噪声带宽、噪声的基本属性以及噪声对数字系统的影响等。

 

2章 放大器的噪声分析与低噪声前置放大器(8学时)

2.1 放大器的噪声电压一噪声电流模型

2.2 等效输入噪声及简化计算法则

2.3 噪声系数

2.4 最佳源电阻与最小噪声系数

2.5 噪声温度

2.6 多级放大器的噪声系数

2.7 耦合网络的低噪声设计原则

2.8 低噪声前置放大器的选用

2.9 噪声参数的测量

2.10 元器件噪声分析

2.11 低噪声放大器的设计原则与方法

2.12 屏蔽接地技术

2章,全面地论述了放大器的噪声分析方法,并介绍了低噪声前置放大器的设计原则和步骤。低噪声电子设计和微弱信号检测中一个非常重要和值得注意的问题,即屏蔽接地技术放在本章的最后。

 

3章 微弱信号检测的基本原理与方法(8学时)

3.1 微弱信号检测的引出

3.2 窄带滤波法

3.3 双路消噪法

3.4 同步累积法

3.5 锁定接收法

3.6 取样积分法

3.7 相关检测法

3.8 光子计数技术

3.9 计算机处理方法

3.10 常用微弱信号检测仪器

3章对微弱信号检测的基本原理与方法进行了较全面的介绍,以便开拓视野和启迪思维。

 

4章 锁定放大器(8学时)

4.1 引言

4.2 典型锁定放大器的原理框图

4.3 相关器及其性能分析

4.4 锁定放大器中的同步积分器

4.5 旋转电容滤波器.

4.6 锁定放大器的发展及其类型

4.7 锁定放大器的灵敏度与动态范围

4.8 锁定放大器的应用

 

5章 光子计数技术(12学时)

5.1 光电倍增管

5.2 光电倍增管的偏置电路与接地方式

5.3 光子计数器中的放大器

5.4 光子计数器测量弱光的上限

5.5 光子计数器中的鉴别器

5.6 光电倍增管的单光子响应峰.

5.7 光电倍增管的计数坪区——最佳偏压的选择

5.8 光子计数器的测量误差分析

5.9 光子计数器的测量方法与应用

5.10 模拟光子计数器

 

三、教学安排及方式

总学时40学时。

教学环节

讲课

习题课

讨论课

实验课

小计

第1章 噪声的基础知识

4




4

第2章 放大器的噪声分析与低噪声前置放大器

7

1



8

第3章 微弱信号检测的基本原理与方法

6


2


8

第4章 锁定放大器

8




8

第5章 光子计数技术

4



 8

12

合计

29

1

2

 8

40

 

五、考核方式

查阅文献,撰写关于微弱信号检测和提取发放的小论文

各教学环节占总分比例:平时测验及作业:30%,期末考试:70%

 

六、推荐教材及参考资料

教材:

何兆湘 编, 《光电信号处理》。华中科技大学出版社,2008

 

参考书:

1.安毓英  编,《光电探测与信号处理》。科学出版社,2010

2. 王晓曼  编,《光电检测与信息处理技术》。电子工业出版社,2013
       3. 赵远张宇 主编,光电信号检测原理与技术。机械工业出版社,2005