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Detection and Signal Processing

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Kurzinformation

Sprache:
Englisch
ISBN:
3540295992
Seitenzahl:
173
Auflage:
-
Erschienen:
2006-03-20
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Beschreibung

Detection and Signal Processing
Technical Realization

Thesecondpartdealswithampli?cationproblemsandtherecovery ofrepetitivesignalsburiedinnoise. Thelastpartisdevotedtosolvingthe problemsconnectedwithreachingtheultimatedetectionlimitorquantum limit. Thisisdoneforheterodynedetectionandphotoncounting. Although VIII Preface heterodynedetectionyieldstheultimatesensitivity,itsspatialmodesel- tivityand,ingeneral,thelowspectralpowerdensityofthesignalrequire sophisticatedprovisions. Thisisdiscussedindetail. Theinherentproblemsare analyzedandappropriatetechnicalsolutionsaredescribedtoreachtheul- matesensitivityfordetectingincoherentradiationandcommunicationsignals thatarerandomlyDopplershifted. Theresultsareillustratedwithexamples ofspacecommunication. Hengelo(O),January2006 W. J. Witteman Contents 1 RandomFluctuations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 2 ThermalNoiseofResistance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. 3 ShotNoise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. 3. 1 SpectralDistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. 3. 2 Photons. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1. 4 FlickerNoise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1. 5 Generation-RecombinationNoise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1. 6 ThermalRadiationandItsFluctuations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1. 7 TemperatureFluctuationsofSmallBodies. . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1. 7. 1 AbsorptionandEmissionFluctuations. . . . . . . . . . . . . . . 20 2 Signal-NoiseRelations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2. 1 SignalLimitation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2. 2 BackgroundLimitation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2. 2. 1 IdealDetection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2. 3 JohnsonNoise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2. 4 DarkCurrentNoise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2. 5 NoiseandSensitivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2. 6 Ampli?erNoiseandMismatching. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3 ThermalDetectors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3. 1 ThermocoupleandThermopile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3. 2 Bolometer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3. 2. 1 MetallicBolometer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3. 2. 2 Thermistor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3. 3 PyroelectricDetector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 VacuumPhotodetectors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4. 1 VacuumPhotodiode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4. 2 Photomultiplier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 X Contents 5 SemiconductorPhotodetectors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5. 1 Photoconductors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5. 1. 1 AnalysisoftheDetectionProcess. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 5. 1. 2 FrequencyResponse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5. 2 Photodiodes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5. 2. 1 P-NJunction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5. 2. 2 Current-VoltageCharacteristic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5. 2. 3 PhotonExcitation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5. 2. 4 OperationalModes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 5. 2. 5 OpenCircuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 5. 2. 6 CurrentCircuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5. 2. 7 Reverse-BiasedCircuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5. 3 AvalanchePhotodiodes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . von Witteman, Wilhelmus Jacobus

Produktdetails

Einband:
Gebunden
Seitenzahl:
173
Erschienen:
2006-03-20
Sprache:
Englisch
EAN:
9783540295990
ISBN:
3540295992
Gewicht:
403 g
Auflage:
-
Verwandte Sachgebiete:

Über den Autor

W. J. Witteman has been professor in laser physics at the University of Twente (The Netherlands) from 1969 until 1999. Next to numerous articles in the field of CO2-lasers, excimer lasers and free electron lasers he has published: In 1987 "The CO2 Laser" (Springer Series in Optical Sciences, Vol.54) In 1996 as co-author "Gas Lasers-Recent Developments and Future Prospects" (Kluwer Academic Publishers) In 2004 as co-author "Handbook of Laser Technology & Applications" (Institute of Physics Publishing). He was the author of the chapter on "Excimer, F2, N2 and H2 Lasers".


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