刘贺雄，周 冰，高宇辰

(陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系，石家庄 050003)

引 言

雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD)因其重量轻、体积小、能耗低、灵敏度高、响应速度快等优点，在光纤通信、激光测距、微弱光信号检测等领域被广泛应用。APD探测系统主要包括：接收瞄准光学系统、滤波片、雪崩管、偏压控制电路和信号放大电路。APD探测系统在光电转换过程中产生的随机噪声是影响APD性能的重要因素，噪声水平越低的APD，性能越优良。因此研究APD噪声特性及其影响因素显得十分必要。SUN[1]对APD噪声的统计特性及不同光源下APD的噪声特性进行了研究。SHANG[2]通过对APD噪声特性的分析，建立了APD噪声仿真模型，并对APD的自动增益进行了研究。RAVIL[3]等人从信噪比公式出发，研究了背景光对APD探测性能的影响，并利用无量纲参量建立了APD在背景光下的性能评估模型。然而，以上研究都是基于实验室的理想条件，至今未见自然状态下、经大气传输的背景光对APD噪声特性影响的研究。

为此，本文中深入分析了APD探测系统噪声来源以及APD性能的影响因素，并利用高光谱相机计算背景辐射经大气传输后功率的方法，研究了自然条件下背景光对APD探测系统噪声特性的影响。

1 APD探测系统的噪声特性

APD探测系统的噪声来源有APD探测器噪声、背景噪声、量子噪声。APD探测器的噪声来源于APD自身的电子噪声及其带有的前置放大器噪声。雪崩光电二极管所产生的噪声是由其载体电荷的随机波动而引起的，包括：热噪声、散粒噪声、1/f噪声和产生-复合噪声等[3]。……