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Detection and Signal Processing

Technical Realization. 'Springer Series in Advanced Microelectronics'. Auflage 2006. 63 schwarz-weiße…
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Produktdetails

Titel: Detection and Signal Processing
Autor/en: Wilhelmus Jacobus Witteman

ISBN: 3540295992
EAN: 9783540295990
Technical Realization.
'Springer Series in Advanced Microelectronics'.
Auflage 2006.
63 schwarz-weiße Abbildungen, 1 schwarz-weiße Tabellen, Bibliographie.
Book.
Sprache: Englisch.
Springer-Verlag GmbH

20. März 2006 - gebunden - XI

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Inhaltsverzeichnis

Random Fluctuations.
Signal-Noise Relations.
Thermal Detectors.
Vacuum Photodetectors.
Semiconductor Photodetectors.
Correlation Analyses.
Signal Processing.
Heterodyne Detection.
Fast Detection of Weak and Noisy Signals.

Portrait

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 Technolog - Applications" (Institute of Physics Publishing). He was the author of the chapter on "Excimer, F2, N2 and H2 Lasers".

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