噪聲等效功率

噪聲等效功率又稱為最小可測功率，它定義為光電器件輸出的信號電壓的有效值等於噪聲方均根電壓值時的入射光功率。

實驗發現，許多光電器件的NEP與器件的光敏面積A和測量系統的帶寬△f的乘積的平方根成正比。因為面積大接收到的背景噪聲功率也大，為了便於光電器件之間的性能比較，應該除去器件面積和測量帶寬的影響。

顯然噪聲等效功率M妒越小，光電器件的性能越好。但參數NEP不符合人們的傳統認知習慣。為此定義NEP的倒數為光電器件的探測度，作為衡量光電器件探測能力的一個重要指標 ^[1]  。

噪聲等效功率是使探測器輸出的信號等於噪聲電壓或電流所需要的入射信號輻射功率。是紅外探測的重要參數。

信號輻射功率小於噪聲等效功率，則探測器信號輸出小於噪聲。這就意味着探測器將無法感知目標輻射。所以噪聲等效功率實際上就是探測器能夠探知的最小目標輻射，標誌着一個探測器的靈敏度。噪聲等效功率愈小，靈敏度愈高。雖然人們習慣取NEP的倒數(即探測率)作為標誌探瀏器靈敏度的常用參數，但NEP的物理意義卻要清楚得多，而且有些場合用噪聲等效功率更為簡捷明瞭。

噪聲等效功率又稱最小可測功率。使探測器輸出的信號等於噪聲電壓或電流所需的入射信號功率，是衡量光電探測器接收弱信號能力的性能參數。該功串在探測器上產生的電信號等於探測器本身的噪聲，因此是產生單位信噪比所需的輻射功率。NEP愈小，探測器的性能愈好。信號輻射功率小於噪聲等效功率，則探測器信號輸出小於噪聲。這就意味着探測器將無法感知目標輻射。所以噪聲等效功率實際上就是探測器能夠探知的最小目標輻射，標誌着一個探測器的靈敏度。噪聲等效功率愈小，靈敏度愈高。NEP與探測器相應譜段、調製頻率、工作温度、偏置。光敏面積、張角等條件有關 ^[2]  。

測量噪聲等效功率的方法很多，但由於很難實現本振光束與信號光束精確對準以及很難精確測量弱激光信號的功率，因而測試誤差比較大。下面介紹常用的雙激光混頻法及精度相對高一些的絕對黑體輻射源的外差接收法。

1．雙激光混頻法

測量系統原則上只需用壓電陶瓷來穩定激光器的頻率而不是改變頻率．這裏需要儘可能準確地測得信號光束的功率。為了克服弱光功率測量的困難，採用先校準一系列衰減片的衰減量，然後由計算來確定插入不同數量衰減片後對激光功率的總衰減倍數，以這樣的方法來獲得較為準確的信號光束功率P₂。要注意在未插入任何衰減片前，應在放探測器的位置上，先安置光束功率測量儀，測量衰減前的信號光束功率，然後移去功率測量儀放上探測器，否則會帶來較大誤差。

2．絕對黑體輻射源的外差接收法

黑體功率可以精確地加以計算，而且黑體輻射中含有各種方向的波矢量，因此可以在一定程度上減小信號功率測量誤差和雙光束對準不精確所引起的測量誤差。具體如《圖2：測量系統》所示。

這裏1000K黑體加以80Hz調製，在中頻信號檢波後由測量放大器測出80Hz的包絡信號電壓和噪聲，由中頻放大器帶寬召確定參與混頻的黑體輻射功率為hv·2B/(exp(hv/BT)-1)，其中v為中頻放大器中心頻率。這裏不逐次衰減黑體功率，因而有足夠高的信噪比，測量結果較為正確。將信噪比修正到1，便可得到外差噪聲等效功率。這種測量方法改善了外差噪聲等效功率的測量精度 ^[3]  。