М инистерство высшего и среднего специального образования Российской Федерации

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Н. Э. БАУМАНА

ФАКУЛЬТЕТ РЛ (Радиоэлектронная и лазерная техника)

КАФЕДРА РЛ2 (Лазерные и оптико-электронные системы )

Расчетно-пояснительная записка к домашнему заданию по дисциплине

Источники и приеники оптического излучения

Студент	Кузин М.А. ( )	Группа РЛ2-	71
(фамилия, инициалы)		(индекс)

Преподаватель	Пясецкий В.Б.( )
(фамилия, инициалы)

Москва

2015 г.

Оглавление

1.Определение максимальной спектральной плотности светимости ИИ. 3

2.Нормированные графики. 4

3.Определение фонового потока, приходящего на приемник. 4

4.Определение пропускания атмосферы методом Эльзассера. 5

5.Обоснование электронной схемы. 7

5.1.Определение . 7

5.2.Расчет и . 10

5.3.Определение номиналов емкости C и резистора . 11

6.Расчет сигнала на выходе ФПУ. 12

7.Расчет квантового шума ФПУ. 13

8.Опеределение отношения сигнал/шум на выходе приемного устройства. 13

9.Оценка размеров изображения источника на фоточувствительном слое приемника. 13

1.Определение максимальной спектральной плотности светимости ии.

Цветовая температура указывает на совпадение характеристики спектральной плотности светимости источника с соответствующей характеристикой АЧТ(при температуре ), которая, в свою очередь, описывается формулой Макса Планка

1.1

, где - постоянная Планка, - постоянная Больцмана.

Определить максимум этой характеристики можно по закону смещения Вина

1.2

В формуле 1.2 - постоянная Вина.

Подставляя нашего источника, получаем

Тогда максимум спектральной плотности светимости источника излучения при цветовой температуре будет равен

Из выше сказанного можно сделать вывод о рациональности использования фоторезистора PbS, так как его максимум функции монохроматической чувствительности лежит в непосредственной близости от максимума спектральной плотности светимости нашего источника.

2.Нормированные графики.

*Для нормирования спектральной плотности фона проводили отыскание максимума по алгоритму первого пункта.

Вся работа ОЭП завязана на приемнике, поэтому рабочий диапазон длин волн будет определяться краевыми ненулевыми значениями монохроматической чувствительности приемника. То есть и .

3.Определение фонового потока, приходящего на приемник.

Считается, что фон непрерывно распределен в пространстве предметов, то есть непосредственно примыкает к поверхности входного зрачка нашей оптической системы ,и фоновый поток втекает на него(на зрачок входной) из полусферы(телесный угол ). Поэтому яркость фона определяется как

3.1

3.1-следствие из закона Ламберта, так как фон мы считаем АЧТ, которое, в свою очередь, является ламбертовым излучателем.

Далее, на приемник приходит часть потока, которая распространяется непосредственно в приемном телесном угле приемника

3.2

Итоговый поток по площади приемника

3.3

В вышеприведенном выражении – спектральный коэффициент пропускания оптической системы.

Если спектральная плотность светимости фона описывается формулой Планка, то её интегральная светимость будет соответствовать закону Стефана-Больцмана(совпадение формы графиков функций является достаточным условием для совпадения площадей под этими графиками).

3.4

где – постоянная Стефана-Больцмана. Поэтому полный фоновый поток, приходящий в телесный угол приемника без учета функции пропускания оптической системы

*Для фотосопротивления ФС-А0 .

Учитывая функцию пропускания оптической системы, запишем реальный фоновый поток как

3.5

Исходя из нашего намерения линеаризовать функцию пропускания оптической системы, проведем расчет интеграла по квадратурной формуле Ньютона-Котеса-Симпсона.

3.6

Здесь(в 3.6) – число отрезков, по которым ведется интегрирование, – длина тех же самых отрезков.

В итоге

Расчитаем полный поток для этого же диапазона длин волн, убрав из предыдущей расчетной формулы коэффициент пропускания ОС, и найдем долю фонового потока.