噪声等效功率

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缩写:NEP

定义:探测器中产生与内部噪声相同的信号输出功率需要的输入功率。

光探测器未接收到任何输入光,也会产生具有一定功率的噪声输出,它是与均方根电压或者电流大小的平方成正比的。装置的噪声等效功率就是产生与特定带宽的内部噪声相同的信号输出功率所需的入射光功率。如果将输入光看做是一个信号,那么输出信号和噪声功率相等,也就是这时信噪比为1.

因此噪声功率,也就是噪声等效功率依赖于假设的带宽。(对于白噪声,噪声等效带宽正比于带宽)看起来,装置最好采用全部的探测带宽。但是,NEP对于不同带宽的探测器是不同的,可以采用单独的电子滤波器将其减小,也可以采用减小探测带宽。经常假设带宽为1Hz,也就是远远低于探测带宽。

有些作者采用NEP的单位为W / Hz1/2而不是功率的常用单位瓦特。主要是他们考虑NEP基于功率谱密度而不是功率。数值结果是不变的,因为带宽为1Hz的功率是PSD与带宽的乘积。

显而易见的,噪声等效功率越低越好,因为当对信号在一段时间内取平均时,这一功率是能探测到的最小的入射功率水平。如果采用比较先进的方法例如锁相探测,可以探测更微弱的信号,这时假设这些信号带宽远低于探测带宽。实际上会将探测带宽限制在1Hz以下,同样会减小噪声功率。这时需要取平均的时间要相对更长。

探测的信噪比(1Hz带宽)可简单的根据入射功率与噪声等效功率的比值来估计。这样不需要知道探测器的响应度

噪声等效功率依赖于光波长,因为波长会影响探测器的响应度。探测器响应度最高时对应的波长处NEP也是最低的。


参阅:光探测器信噪比响应度