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)星重力測量等項目的關鍵核心技術之一，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)等產生重要的影響。
　　針對新一代低低跟蹤衛(wèi)星重力測量計劃中對光電探測器的性能需求，完成實現了超低噪聲、高增益帶寬的電路設計方案。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等。由電路噪聲理論的詳細介紹，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準。電路仿真顯示：光電探測器-3dB帶寬約為38 MHz，比理論計算值略低；在30 MHz的頻率響應帶寬范圍內，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和等效輸入電流噪聲的測試電路設計方案（即，模擬TIA電路板測試系統(tǒng)）。在常用的利用網絡分析儀和頻譜儀測量電路傳遞函數方法基礎上，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的測試，得到測量電路輸入端的等效電流噪聲譜密度。
　　在實驗環(huán)節(jié)，完成了光電探測器電路光功率的標定、電路噪聲本底的性能測試等實驗，并驗證了所設計的探測器電路滿足各項性能指標的要求。通過