鬼成像系统国内外研究现状(2)
时间:2018-03-03 22:35 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
为了试图提高鬼成像的成像质量，Boyd团队在2009年提出了高阶鬼成像方案[11]，大幅提高了鬼成像的成像效率，并利用可视度与CNR对鬼成像像质进行分析。随后，针对自然光的鬼成像质量分析收到了广泛关注， 2011年，筑波大学的Henri Kellock等人基于半经典电磁场理论对自然光的偏振效应进行建模[12]。阶数对自然光鬼成像的影响也被分析[13][14]。 最近，众多学者也对微光状态下的鬼成像系统进行研究，盛传祥[15]，Kam Wai[16]等对光子计数级别下的鬼成像的统计特征作了说明；马里兰大学的史砚华小组提出了在热光下的基于多个传感器的光子计数鬼成像[17]；Boyd小组完成了基于纠缠光源的极微弱光下的鬼成像[18]。很明显，微光环境中鬼成像质量的好坏与微光探测器息息相关。由于微光探测器的噪声已经和光信号产生的光电流处于同一数量级，所以有必要分析器件噪声的鬼成像性质。 基于实验室现有基础，本文以电子倍增CCD（EMCCD）为微光成像器件。首先介绍电子倍增CCD的基本原理。电子倍增CCD的结构与普通CCD相似，只是在读出寄存器与输出放大器之间增加了一个特殊的倍增寄存器。倍增寄存器的结构与读出寄存器类似，但是其中一相电极被一对电极取代，第一个电极加直流电压，第二个电极由高电压时钟驱动。两个电极间的电势差形成强电场，使转移到该电极下的信号电荷与硅晶格发生碰撞电离(impact ionization)，激发出新电子，实现了信号电荷的倍增。 电子倍增CCD采用了目前最先进的CCD生产工艺，克服了以往ICCD和EBCCD体积大、寿命短、成本高、光电转换效率低、空间分辨率差以及高增益下怕强光的缺点，具有很高的量子效率、灵敏度和信噪比。在高增益下电子倍增CCD的有效读出噪声小于一个电子，克服了以往读出噪声对器件工作频率的限制，在实时快速动态探测方面具有先天的优势，其探测灵敏度可达到对真正单光子事件[18-19]的检测。电子倍增CCD的出现大大提高了微光成像器件的性能，鉴于其优越的成像质量，电子倍增CCD成像系统有望取代现有的ICCD和EBCCD成像系统，使微光成像技术告别传统的真空像增强器时代。 除了英国E2V Technologies公司，美国Texas Instruments公司也拥有生产电子倍增CCD器件的技术，产品系列为Impactron。两家公司的电子倍增CCD芯片主要产品规格如表1.1所示。 表1.1 电子倍增CCD芯片型号及其特性 型号厂商 有效像素 像素尺寸 (μm×μm) 有效尺寸 (mm×mm) 最大量子效率 防光晕 器件类型 CCD97 E2V 512×512 16×16 8.2×8.2 92.5% 否 帧转移 CCD201 E2V 1024×1024 13×13 13.3×13.3 92.5% 否 帧转移 CCD60 E2V 128×128 24×24 3.1×3.1 92.5% 否 帧转移 CCD207 E2V 1600×200或 1600×400 16×16 25.6×3.2 或 225.6×6.4 92.5% 否 全帧转移 TC285 TI 1004×1002 8×8 8×8 65% 是 帧转移 TC283 TI 656×496 7.4×7.4 4.85×3.67 65% 是 帧转移 (责任编辑：qin) |