微光像增强器信噪比理论极限问题研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第5期应用光学Vo1．29No．52008年9月Journa[ofAppliedOpticsSep．2008文章编号：1002—2082(2008)05—0724—03微光像增强器信噪比理论极限问题研究向世明(西安应用光学研究所第二研究室微光夜视技术国防科技重点实验室，陕西西安710065)摘要：信噪比是微光像增强器的重要参数之一，其值的高低决定着微光成像系统在低照度条件下的探测距离和图像清晰度。根据线性系统信噪比链理论，借助系统噪声因子关系式，分析了微光像增强器的理论极限信噪比(S／N)limit。

2、在系统各级不附加任何噪声(即N一1)，或仅受输入光子及光电子数涨落噪声限制的理想每件下，给出像管不同量子效率()之最大信噪比(S／Ⅳ)。m¨的表达式；在===1的极限情况下，求得该像管的理论极限信噪比(S／Ⅳ)l≤64。关键词：微光像增强器；微通道板(MCP)；信噪比；噪声因子中图分类号：TN144—34文献标志码：ATheoreticallimitforSNRofLLLimageintensifiersXIANGShi-ming(KeyLaboratoryofLow—Light—IevelTechnologyofCOSTIND，XianInstitute

3、ofAppliedOptics，Xian710065，China)Abstract：Signal—to—noiseratio(SNR)isanimportantparameterofimageintensifiers，whichdeterminesthedetectionrangeandimagequalityofthephoto—electronicimagingsystemsoperatinginlow—light—levelcondition．OnthebasisofSNRchaintheoryoflinearsystems，thetheoretic

4、allimitingSNRofthelow—light——levelimageintensifierwasanalyzedbythenoisefactorexpressionofthesystem．TheexpressionofmaximumSNRforthephotocathodequantumefficiencyisgiveninthepreconditionofnoadditionalnoiseineachpartofthesystem，thatisNF一1，orintheidealconditionbeingrestrictedonlybyinpu

5、tphotonsandnoisecausedbythefluctuationofphotoelectronquantity．ThetheoreticallimitingSNRofthetubeis≤64，whichisderivedunderthelimitingconditionof一1．Keywords：imageintensifier；microchannelplate(MCP)；signal—to—noiseratio(SNR)；noisefator引言多，微光的视距也远得多。这是因为微光夜视系统信噪比是微光像增强器的重要指标之一，噪声的作用距离(

6、或图像清晰度)与系统的信噪比(噪声因子Ⅳ是其输入信噪比与输出信噪比之比，且Ⅳ因子)特性有如下密切关系：≥1，其值愈接近于1，意味着器件附加的噪声愈小，7"／厶⋯。C(—)“MTF(1)』F信噪比愈高。从相隔l0年的2次伊拉克战争中所获式中：为像管光阴极量子效率()；N为系统取的微光电视图像的效果对比中，不难发现，四代微光ICCD(2002年)要比当年(1991年)的标准三(含像管)的噪声因子(≥1)，MTF为系统(含像管)代微光ICCD微光电视图像清晰得多，噪声小得的分辨力。理论和实践业已证明，MTF特性主要收稿日期：2008—01～15；修回日期：200

7、8—02—17作者简介：向世明(1938一)，男，陕西安康人，教授，博士生导师，主要从事光电成像技术研究工作。E—mail：xshiming2003@yahoo．corn．cn维普资讯http://www.cqvip.com应用光学2008，29(5)向世明：微光像增强器信噪比理论极限问题研究·725·决定了系统在中等以上像面照度(≥10lx)下的图⋯+二L(5。G1G2⋯G像质量；而量子效率和噪声因子则以1／2次方关系一1式中：Ⅳ为系统输入第一级(例如像管光阴极)的决定着系统在低照度下的最远作用距离。本文根噪声因子；N和G分别是MCP的噪声因子和电据线性

8、系统信噪比链理论，通过系统噪声因子表子放大倍数；N⋯N，和G⋯G为