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光电探测系统噪声特性研究与降噪设计

李乐  汪龙祺  黄煜  林冠宇  王维彪  张航  宋悦铭  
【摘要】:本文介绍了一种基于光电倍增管的锁相放大光电探测系统,并定量地对系统中光电倍增管、放大电路、高压电源的噪声特性进行研究,发现高压电源的纹波对系统噪声的影响很大。实验利用三台不同纹波的高压电源测试系统噪声,发现在无光条件下,系统噪声以光电倍增管暗噪声为主,高压纹波噪声近似线性地耦合进系统噪声中;在有光条件下,系统噪声以阳极电流散粒噪声为主,高压纹波贡献的噪声既随光电流增大而增大也与高压纹波正相关。基于以上研究,分析了高压电源的传递函数并优化反馈系数,设计了高稳定低纹波高压电源,高压纹波小于5 mV。系统整机信噪比测试表明,使用自研高压可显著提升系统信噪比,相比较于其他高压电源(纹波15 mV,50 mV),最大信号下分别提升了38%和125%。

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