
Detection and Signal Processing
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Beschreibung
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
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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".
- hardcover
- 514 Seiten
- Erschienen 2017
- Wiley
- paperback
- 784 Seiten
- Erschienen 1974
- Pearson Education (US)
- paperback
- 279 Seiten
- Erschienen 2001
- Hanser Fachbuch
- hardcover
- 400 Seiten
- Erschienen 1977
- McGraw-Hill Inc.,US
- paperback
- 344 Seiten
- Erschienen 2008
- FO-Fotorotar AG
- Hardcover
- 1040 Seiten
- Erschienen 2004
- Addison Wesley ein Imprint ...
- paperback
- 250 Seiten
- DATAKONTEXT
- paperback
- 628 Seiten
- Erschienen 1996
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- Gebunden
- 429 Seiten
- Erschienen 2010
- CRC Press
- Hardcover -
- Erschienen 2000
- Pearson
- Hardcover
- 355 Seiten
- Erschienen 2008
- Schlembach, J