EMBCCD的低噪声技术研究.pdf

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1、EMBCCD的低噪声技术研究汤靖琛2015年6月中图分类号：UDC分类号：EMBCCD的低噪声技术研究作者姓名汤靖琛学院名称光电学院指导教师刘广荣研究员答辩委员会主席张智诠教授申请学位工程硕士学科专业光学工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月TheResearchofEMBCCD’sLowNoiseTechnologyCandidateName:JingchenTangSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:Prof.GuangrongL

2、iuChair,ThesisCommittee:Prof.ZhiquanZhangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:OpticalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理

3、工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要EMBCCD(ElectronMultiplyingBack-illuminatedChargeCoupledDevice，电子倍增背照明CCD)是探测领域内一种新型的灵敏度极高的固体微光成像器件。它采用独特的片上增益技术实现了与ICCD（像增强器CCD）、EBCCD（电子轰击型CCD）相近的灵敏度，另外采用背照明的方式使灵敏度得到进一步提

4、高。对于微光成像器件来说，噪声不仅仅是制约了系统的极限探测性能，还对成像质量好坏产生重要影响。因此，对EMBCCD系统进行低噪声系统设计，对于提高系统的信噪比，扩展系统的动态范围具有重要意义。本文首先介绍了EMCCD的工作原理，以及本次课题采用的EMBCCD的基本结构和驱动电路，分析了EMBCCD的外围电路。另外，从EMBCCD的噪声分析入手，分别从电源模块的优化设计、CCD信号的滤波隔直设计、CCD采样方式的优化设计、半导体制冷系统的设计，以及图像的数字处理方法等方面对EMBCCD系统进行总体降噪优化处理。最后经测试证明，

5、本次降噪优化设计有效，能够显著降低系统的噪声。关键词：EMBCCD，稳压电源，相关多采样，半导体制冷北京理工大学硕士学位论文AbstractEMBCCD(ElectronMultiplyingBack-illuminatedChargeCoupledDevice)isanewtypesolidlow-light-levelimagingdeviceofhighsensitivityinthedetectionfield.Itusesanuniquetechnologyofthemultiplyingonchipsinorde

6、rtocatchupwiththesensitivityofICCDandEBCCD.Moreover,itusesthemethodofbackilluminatingsothatitcanfurtherimprovethesensitivityofthesystem.Astolow-light-levelimagingdevice,noisecannotonlylimitthedetectionperformanceofthesystem,butalsoaffectthequalityoftheimage.Therefo

7、re,designingthelownoisesystemisofgreatimportancetoimprovetheSNRandwidenthedynamicrangeofthewholesystem.ThearticleintroducestheoperatingprincipleofEMCCDfirst.ThenthebasicstructureandthedrivecircuitofEMBCCDisprovided.AfteranalyzingthenoiseofEMBCCD,thearticlecomesupwi

8、thsomemethodstohandleit,whichincludethedesignofimprovementofthevoltagestabilization,thedesignaboutsmoothingandeliminatingofthesignalfromCCD,thede