随机共振微弱光信号检测机理的研究

发布时间：2020-04-27 23:02

【摘要】：传统的弱光信号检测都是基于光电效应,其主要是利用探测设备和探测技术的有机联合。整个过程的第一步是将探测器采集到的信号通过光电转换器转换成模拟电信号,模拟电信号包含着峰值、相位、周期等重要参数,然后将电信号做放大或者是提升其信噪比等处理,最后再次通过光电转换将模拟电信号转换成光信号,实现光学识别。常见的光电检测装置,噪声的来源成分复杂,有信号光散射的乘性噪声,非目标光源的加性噪声,以及信号光通过系统时发生畸变产生的乘性噪声等。对于这些噪声的处理方式,一般采取调整系统结构,减少背景光干扰,在系统中加入滤波装置等等方式,这些方式对于来源于非同源的噪声能起到一定的作用,但是当噪声来源于信号本身且噪声强度很强的时候,起到的作用十分有限。所以,为了能够提取被强同频噪声湮没的信号,需要研究一种新型、有效的检测方式。人们关于噪声的传统看法是有害信号,降低系统的传输性能,减少噪声被认为是提高系统工作效率的有效途径,然而,在某些参数特定的非线性系统中,噪声所起的作用比我们想像中的更为复杂:噪声强度的增加,会不可避免的使得非线性系统和待测光信号都受到噪声的影响,但是,当噪声的强度达到某个阈值的时候,在噪声和特定非线性系统的作用下,噪声的能量会向信号转移从而增加信号的强度。我们将这种通过噪声作用于非线性系统上,使信号增强的现象,称之为随机共振,这种现象,对于我们提取被强同频噪声湮没的信号,提供了新的思路。本论文的主要内容概括如下:1.首先概括讲述了光通信在现代社会占据的重要地位以及发展弱光性能信号检测的必然性和重要性。然后对传统的弱光信号检测做了简单的介绍,并介绍了两种新型的弱光信号检测,对于这几种检测方式,分析了每种方式的优点、缺点、适用情况和局限性,以及了解随机共振的发展过程。2.介绍了随机共振理论的三个基本要素(非线性系统、调制信号、满足特定参数的噪声信号),并简单介绍了随即共振的基本理论,并分析了几种常见的经典的理论模型,描述了不同情况下如何衡量随机共振的性能。3.研究基于调制不稳定性的随机共振的机理。分析在利用随机共振进行加性噪声图像重建的时候,相干长度、图像特征尺寸和晶体响应时间之间对于如何达到最大增益之间的最优化条件。4.随机共振重建单光束脉冲乘性噪声图像的仿真研究,先介绍了关于连续光信号乘性噪声图像的实验,仿真单光束脉冲乘性噪声的随机共振重构,然后比较使用脉冲信号和连续信号两者的区别。
【图文】：

窄带滤波,滤波片,光谱

特征存在区别，才能够根据噪声的随机性来对取样信号进行多次取样平均处理来逡逑体现信号规律。逡逑⑶外差探测：如图１－２所示，待测信号光进入检测器，同时入射一束和待测信逡逑号光近频率、同偏振、平行传播的本征光。在探测器中，两束光发生和频和差频，逡逑因为和频信号频率过高以致信号无法探测，只有差频信号处于探测器的工作频率逡逑之中，用于有效信号的提取。因此，这个方法要求工作系统有着良好的探测灵敏逡逑度和滤波性能，此外，技术难点在于本征光的特征必须和信号光很相近，次之是逡逑需要达到信号光和本征光的稳相和稳频条件。逡逑－３邋－逡逑

示意图,混沌检测,流程,示意图

图１－３混沌检测流程示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｈａｏｔｉｃ邋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ逡逑图１－３是常见的混沌检测系统的流程，先输入一个参考信号％，调节系统让逡逑系统处于混沌－周期临界态，，然后加入一个强度值稍强的频率为％的噪声信号，因逡逑为混沌系统对噪声有着比较好的抗性，这个加入的噪声信号并不会改变系统的临逡逑界状态；但是，当一个和初始信号的频率相同的信号注入系统的时候，即使注入逡逑的信号强度微弱，也会改变系统的临界状态，使系统向着周期性方向切换，发生逡逑大尺度的周期性运动，这样就可以将后面注入的微弱待测信号放大出来。逡逑⑵基于随机共振：和混沌系统一样，随机共振现象的存在于不局限于气象学逡逑或者物理之中，它还同时存在于多种领域之中在随机共振的理论中，噪声并不逡逑是完全有害的存在
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN911.23

【参考文献】