Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Полученную формулу можно представить в виде
AR%7 = |АЧТ (4073дг),
где коэффициент ?ачт показывает, какая часть полного контрастного излучения двух абсолютно черных источников используется данным приемником.
Можно найти, что
оо
dl
•ачт = 0,82 } Фдчт (Я)?(Я)-^,
где Фдчт (Я) = Rx, Т /R>. max-
Входящий в выражение для ?дчт интеграл можно по аналогии с предыдущим назвать относительной или логарифмической спектральной шириной полосы пропускания приемника излучения.
оо оо
(Д In Я) эф = | фАЧт (Я) k (Я) 4?- = j фАЧт (Я) k (X) d In я, о о
т- е. коэффициент использования контрастного излучения можно выразить следующим образом:
?ачт — 0,82 (Д In Х)Эф.
287
Для теплового приемника эффективная логарифмическая спек* тральная ширина полосы пропускания соответствует относительной величине раствора кривой планковского распределения излучения и равна
оо
(A In А,)эф# тепл == | фАЧт (X) d In X ^ 1,22.
о
В этом случае
$31 - 0,82 -1,22 = 1; Д/4чтгепл = А^чт = 4оТ3 А Т,
т. е. имеет место известная формула, получаемая из закона Стефана—Больцмана путем дифференцирования.
Величина эффективной логарифмической спектральной ширины полосы пропускания для теплового приемника, равная 1,22,
практически никогда не Таблица 14 достигается, прежде всего из-за ослабления излучения в атмосфере. Вычисления показывают, что даже при очень небольших расстояниях между источником, имеющим температуру 300 К, и приемником (А1пХ)эфтеШ1 0,83. Если же межд\ источником и приемником находится 400-метровый слой атмосферы, то эта величина снижается до 0,53.
Значения эффективной спектральной ширины полосы пропускания АА,эф и эффективной логарифмической спектральной ширины полосы пропускания для некоторых приемников излучения при отсутствии ослабления излучения в атмосфере приведены в табл. 14. Рядом с обозначением приемников в скобках указана температура чувствительного слоя. Наиболее полное представление о селективных свойствах
приемника излучения может дать его спектральная характе-
ристика — распределение спектральной (монохроматической)
Значения Д2оЭф и (A In Я,)Эф для некоторых приемников излучения
ДЯэфЛО’ДД Ш Я,)эф.10з
т, °с Идеальный тепловой приемник PbS (295К) РЬТе (77К) InSb (77К) Ge:Au (77К)
20 1500 0,05 28 46 100
1220 0,15 57 850 167
50 1360 0,16 44 68 124
1220 0,52 90 127 238
100 1180 0,65 75 104 190
1220 2,34 174 180 357
200 932 5,0 137 161 218
1220 16,8 354 338 565
300 780 13 180 197 320
1220 56 515 424 708
400 655 27 193 202 331
1220 122 630 512 803
500 570 48 203 196 332
1220 203 713 480 843
288
“'Лл;
Vs<\)
Рис. 224. Относительное спектральное распределение крутизны^(чувствительности) некоторых приемников: а — массивный (непрозрачный) сурьмяно-цезиевый фотокатод (1); полупрозрачный сурьмяно-цезиевый фотокатод, не сенсибилизированный кислородом (2); массивный (непрозрачный) серебряно-кислородно-цезиевый фотокатод (5); полупрозрачный серебряно-кислородно-цезиевый фотокатод (4); б — PbS, 295 К (5); PbS, 195 К (6); PbS, 77 К (7) РЬТе, 77 К (8); PbSe, 77 К (9); InSb, 77 К (10); e — Ge Au, 77 К (И); Ge : Hg, 30 К (12); Ge : Zn, 5 К (13) Cd Hg Те,77 К (14)
дифференциальной крутизны (чувствительности) по длинам волн. Измерение этой характеристики осуществляется с помощью монохроматора, который позволяет выделить излучение в очень узкой спектральной полосе, центрированной относительно любой заданной длины волны. Это излучение с помощью зеркала направляется то на исследуемый приемник, то на приемник сравнения, имеющий одинаковую чувствительность на всех длинах волн. Важнейшим требованием к измерениям является малое рассеянное излучение, что заставляет обычно использовать двойной монохроматор.
Основное требование к приемнику сравнения заключается в том, чтобы приемник был действительно черным, т. е. чтобы его чувствительность не зависела от длины волны.
В качестве приемника сравнения обычно используется термоэлемент, однако значительно лучшие результаты можно получить с оптико-акустическим приемником, разработанным в ГОИ М. J1. Вейнгеровым и Н. А. Панкратовым. В процессе измерений крутизна исследуемого приемника для каждой длины волны сравнивается с крутизной (чувствительностью) приемника сравнения.
На рис. 224 приведены данные об относительном спектральном распределении крутизны некоторых приемников.
§ 3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЕМНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ
Частотной характеристикой приемника излучения называют зависимость его дифференциальной крутизны (чувствительности) от частоты модуляции потока излучения: S = 4' (f). Обычно частотная характеристика выражается в относительных единицах:
k (f) = S
где S (f) и S0 — значения дифференциальной крутизны (чувствительности) на частотах модуляции f и f —> 0 соответственно.
Частотная характеристика отражает динамические свойства приемника — его способность реагировать на быстрые изменения потока излучения. При графическом изображении частотных характеристик приемников излучения часто используют логарифмический масштаб. В этом случае соответствующую терминологию заимствуют из акустики: если частоты модуляции отличаются друг от друга в два раза, говорят, что они отличаются на октаву, если в 10 раз — на декаду. Сигналы, вырабатываемые приемником, отличаются друг от друга на один децибел, если 20\g(uju1) = = 1, т. е. ujui <=« 1,12. Если сигналы отличаются на 3 дБ, т. е. 20 lg (ujux) = 3, то и2/ил 1,41 или uju2 ^ 0,707.
