ДЕТЕКТУВАННЯ СВІТЛА, що не-ли-ней-ве пре-про-ра-зо-ва-ня оп-тич. з-лу-че-ня ви-ді-мо-го і ін-фра-крас-но-го діа-па-зо-нів годину-той (10 15 -10 13 Гц) в елек-Тріч. сиг-нал в ві-де по-сле-до-ва-тель але сті їм-куль-сов або ко-ле-ба-ний то-ка ра-діо-годину-той-но-го діа-па -ЗО-на. Цей сиг-нал НЕ-сёт ін-фор-ма-цію про па-ра-мет-рах оп-тич. з-лу-че-ня (ін-тен-сів-но-сті, фа-зе, годину-то-ті). Д. с. осу ще ст-в-ля-ють з по-мо-гою фо-то-прі-ем-ні-ков (фо-то-Діо-дів, фо-то-ре-зи-сто-рів, фо -то-розум-но-жи-ті-лей), для ко-то-яких ха-рак-тер-на НЕ-ли-ней-ва (квад-ра-тич-ва) за-ві-сі-ність то-ка від на-пря-дружин-но-сті $ E_c $ елек-Тріч. по-ля све-то-вої віл-ни. Д. с. при-ме-ня-ет-ся в сис-те-мах оп-тич. свя-зи, оп-тич. ло-ка-ції, оп-тич. об-ра-бот-ки ін-фор-ма-ції, а так-же в спек-тро-ско-ПІІ, ін-тер-фе-ро-мет-рії, го-ло-гра-фії і ін. осн. раз-но-вид-но-стя-ми Д. с. яв-ля-ють-ся пря-мій де-тек-ти-ро-ва-ня і ге-ті-ро-ді-ні-ро-ва-ня.
пряме детектування
Схема пристроїв прямого і гетеродинного детектування світла.
При пря-мому Д. с. на фо-то-ка-тод при-ем-ні-ка по-сту-па-ет по-лез-ний сиг-нал вме-сте з фо-но-вим через лу-че-ні-му (рис .). Для по-ви-ше-ня рів-ня сиг-на-ла від-но-си-тель-но фо-на пе-ред при-ем-ні-кому іно-гда по-ме-ща-ють по ло-со-вої оп-тич. фільтр і усі-ли-тель. У ре-зуль-та-ті пря-мо-го де-тек-ти-ро-ва-ня через ме-ні-ня ін-тен-сів-но-сті при-ні-травні-мо-го з -лу-че-ня, ус-ред-нён-ні по ча-ме-ні $ t $ (біль-шем пе-ріо-да оп-тич. ко-ле-ба-ний $ T $) і по пло -Ща-ді фо-то-ка-то-да при-ем-ні-ка, пре-про-ра-зу-ють-ся в через ме-ні-ня пот-но-сті ви-хід-но -го елек-т-річ. сиг-на-ла. У сі-лу ста-ти-стіч. ха-рак-те-ра фо-то-Еміс-сі з ка-то-да воз-ні-ка-ет дро-бо-вої шум (фо-тон-ний), ко-то-рий скла-ди ва-ет-ся з шу-мом фо-но-во-го з-лу-че-ня, шу-мом то-ка, ге-ні-ри-РУЕ-мо-го внут-ри при-ем-ні -ка, і з те-п-ло-вим шу-мом на-вантаж-ки. Ці шу-ми ог-ра-ні-чи-ва-ють чув-ст-ві-тель-ність вуст-влаштування Д. с. Для ви-де-ле-ня ін-фор-ма-тив-но-го па-ра-мет-ра з дро-бо-вих і те-п-ло-вих шу-мов ви-хід-ної електро- Тріч. сиг-нал з при-ем-ні-ка по-да-ет-ся на про-ра-ба-ти-ваю-ний уст-рій-ст-во, напр. на НЧ-фільтр. Уст-рій-ст-ва пря-мо-го де-тек-ти-ро-ва-продукти не можуть чув-ст-ві-тель-ни до годину-то-ті, ні до фа-зе, ні до уг -лу па-де-ня на фо-то-ка-тод НЕ-су-щей оп-тич. віл-ни. Ін-фор-ма-тив-ним па-ра-мет-ром при пря-мому Д. с. яв-ля-ет-ся толь-ко ам-пли-туд-ва мо-ду-ля-ція при-ні-травні-мій віл-ни. Еф-ФЕК-тив-ність вуст-влаштування Д. с. оце-ні-ва-ють ве-ли-чи-ної від-но-ше-ня сиг-нал / шум (с / ш). Пре-дель-не зна-че-ня від-но-ше-ня с / ш = $ \ pi \ eta P_c / (\ hbar \ omega_c \ Delta F) $. де $ \ eta $ - кван-то-вий ви-хід при-ем-ні-ка, $ P_c $ - пор. мощ-ність НЕ-су-щей віл-ни на по-верх-но-сті фо-то-ка-то-да, $ \ omega_c $ - кру-го-вая годину-то-та не-су-щей віл ни, $ \ Delta F $ - по-ло-са про-пус-ка-ня про-ра-ба-ти-ваю-ще-го ра-діо-тех-нич. уст-рій-ст-ва, $ \ hbar $ - по-сто-ян-ва План-ка. Це зна-че-ня дос-Тіга-ет-ся в тому слу-чаї, ко-ли від-сут-ст-ву-ет фо-но-ше з-лу-че-ня, а все-ми ін. шу-ма-ми, кро-ме фо-тон-но-го, мож-но пре-небі-мова. Ве-ли-чи-на від-но-ше-ня с / ш, так само як і ве-ли-чи-на пор. то-ка на ви-хо-де при-ем-ні-ка, не за-ві-сит від сте-пе-ні про-країн-ст-вен-ної ко-ге-рент-но-сті при-ні -мае-мо-го з-лу-че-ня. При ре-ги-ст-ра-ції сла-Бих све-то-вих сиг-на-лов годину-то ис-поль-зу-ють ме-тод фо-то-від-счё-тов (ме-тод счё -та отд. фо-то-нов).
гетеродінірованія
В уст-рій-ст-вах Д. с. пра-цю-таю-щих по прин-ци-пу ге-ті-ро-ді-ні-ро-ва-ня, при-ні-травні-моє оп-тич. з-лу-че-ня $ E_c (t) $ кому-бі-ні-ру-ет-ся на фо-то-ка-те-де з опор-ним з-лу-че-ні-му $ E_ ( t) $. Ре-зуль-ти-рую-ний по-ле на фо-то-ка-те-де $ E (t) = E_c (t) + E_ (t) $. а струм $ I $ при-ем-ні-ка про-пор-цио-на-льон $ E ^ 2 $ і со-дер-жит пе-ре-мен-ву со-ставши-ляю-щую на раз-но -ст-ної годину-то-ті. При ге-ті-ро-дин-ном пріё-ме пе-ре-мен-ва з-ставши-ляю-щая ви-хід-но-го сиг-на-ла НЕ-сёт ін-фор-ма-цію НЕ толь-ко про ам-пли-ту-де при-ні-травні-мо-го сиг-на-ла, а й про годину-то-ті і фа-зе, ес-ли з-вест-ни годину-то -та й фа-за опор-но-го з-лу-че-ня. Еф-ФЕК-тив-ність ге-ті-ро-ді-ні-ро-ва-ня за-ві-сит від сте-пе-ні ко-ге-рент-но-сті сиг-наль-но-го і опор-но-го з-лу-че-ний, від сте-пе-ні со-вме-ще-ня їх віл-но-вих фрон-тов (від уг-ла ме-ж-ду опор-ної віл ної і фо-то-ка-те-будинок). Для еф-ФЕК-тив-но-го ге-ті-ро-ді-ні-ро-ва-продукти не можуть-про-хо-ді-мо ви-пол-нять ж-ст-кое тре-бо-ва ня на про-країн-ст-вен-ний-гла-со-ва-ня двох хвиль на по-верх-но-сті фо-то-ка-то-да, до то рої тим ви-ше, ніж мен-ше дли-на віл-ни через лу-че-ня. Од-на-ко ге-ті-ро-ді-ні-ро-ва-ня ши-ро-ко ис-поль-зу-ет-ся, т. К. Да-ет можли-ність ви-де-лять дуже сла-бие сиг-на-ли. От-но-ше-ня с / ш ге-ті-ро-дин-но-го уст-рій-ст-ва оп-ре-де-ля-ет-ся ви-ра-же-ні-ем: з / ш = $ 2 \ pi \ eta P_c / [\ hbar \ omega_c \ Delta F (1 + P_c / P _)] $. де $ P_ $ - пор. мощ-ність опор-ної віл-ни. При збіль-ли-че-ванні $ P_ $ від-но-ху с / ш дос-ти-га-ет пре-дель-ної ве-ли-чи-ни, в 2 рази біль-ший, ніж при пря-мому де-тек-ти-ро-ва-ванні. Мож-ли-ність ге-ті-ро-ді-ні-ро-ва-ня сві-ту впер-ші пред-ло-же-на в 1947 Г. С. Го-ре-ли-ком, екс-пе -рі-мен-таль-но реа-лі-зо-ва-на в 1955 амер. фі-зи-ком А. Т. Фор-ре-сте-ром.
Гетеродінірованія за допомогою лазерів
Ви-со-кая сте-пень ко-ге-рент-но-сті, мо-но-хро-ма-тич-ність і на-прав-лен-ність ла-зер-но-го з-лу-че ня по-зво-ля-ють по-лу-чать ви-со-кую еф-ФЕК-тив-ність ге-ті-ро-ді-ні-ро-ва-ня понад-ви-со-ким роз- ре-ше-ні-му ви-хід-но-го сиг-на-ла (по-ряд-ка 10 14), що осо-бен-но важ-но в спек-тро-ско-ПІІ рас-се ян-но-го з-лу-че-ня. У ге-ті-ро-дин-них спік-тро-мет-рах рас-се-ян-ве на ис-сле-дуе-мом про-раз-це ла-зер-ве з-лу-че-ня сме ши-ва-ет-ся з опор-ним, в ка-че-ст-ве ко-то-ро-го зви-но ис-поль-зу-ет-ся чи-бо частина з-лу-че ня зон-ді-рую-ще-го ла-зе-ра, чи-бо з-лу-че-ня дру-го-го (ге-ті-ро-дин-но-го) ла-зе-ра. От-но-си-тель-ве раз-ре-ху та-ко-го спек-тро-мет-ра со-ставши-ля-ет 10 8 -10 14 в за-ві-сі-мо-сті від ті-лес-но-го уг-ла збі-ра рас-се-ян-но-го з-лу-че-ня.
У ге-ті-ро-дин-них сис-те-мах ла-зер-ної свя-зи і ге-ті-ро-дин-них інте-тер-фе-ро-мет-рах (ін-тер-фе -ро-мет-рах ін-тен-сів-но-сті), при-ме-няю-чих-ся в ас-тро-но-мич. на-блю-де-ні-ях, ис-поль-зу-ють ІК-з-лу-че-ня з тривалим-ної віл-ни 10 мкм. У цьому діа-па-зо-не ма-ет-ся ок-но про-зрач-но-сті і мен-ше ис-ка-же-ня, вно-сі-мі тур-бу-стрічок-ної ат мо-сфе-рою.
Ес-ли годину-то-та ре-ги-ст-ри-РУЕ-мо-го з-лу-че-ня сов-па-да-ет з годину-то-тій опор-но-го через лу- че-ня, то та-де де-тек-ти-ро-ва-ня на-зи-ва-ють го-мо-дин-ним. Ба-ланс-ве го-мо-дин-ве Д. с. ис-поль-зу-ють для ре-ги-ст-ра-ції НЕ-клас-сі чого ско-го квад-ра-тур-но-сжа-то-го сві-ту (див. СЖА-тое со-стоячи-ня елек-тро-маг-ніт-но-го по-ля).
Раз-ра-ба-ти-ва-ють-ся прин-ци-пі-аль-но но-ші ме-то-ди ла-зер-но-го Д. с. ос-но-ван-ні на ис-поль-зо-ва-ванні свя-зан-них елек-тро-нів. Це де-ла-ет мож-ли-вим де-тек-ти-ро-ва-ня сла-Бих оп-тич. сиг-на-лов без фо-то-від-счё-тов, т. е. при по-дав-льон-них дро-бо-вих шу-мах.