[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于平衡檢測(cè)的超快成像系統(tǒng)噪聲模型建立方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810677484.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109460560B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王凱民;李雨欣;孫浩杰;姜珊珊;徐巧;戴博;徐美勇;忻向軍;張大偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué);華東理工大學(xué);上海出版印刷高等專(zhuān)科學(xué)校;北京郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06F119/10
• 代理公司: 上海邦德專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312
• 代理人: 袁步蘭

1.一種基于平衡檢測(cè)的超快成像系統(tǒng)噪聲模型建立方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：光信號(hào)進(jìn)入EDFA后，分析EDFA自發(fā)輻射放大噪聲場(chǎng)強(qiáng)E_amp(t)的統(tǒng)計(jì)特性，通過(guò)將E_amp(t)與進(jìn)入EDFA之前的輸入信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)E_{forward_EDFA}(t)相加得到放大后信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)E_{after_EDFA}(t)；

步驟2：根據(jù)光電探測(cè)器輸出電流I和放大后信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)E_{after_EDFA}(t)以及進(jìn)入光電接收機(jī)后產(chǎn)生的接收機(jī)高斯噪聲i_n(t)的關(guān)系，求解平衡接收機(jī)輸出電流中的信號(hào)-自發(fā)輻射差拍噪聲i_s-sp(t)、自發(fā)輻射-自發(fā)輻射自拍噪聲i_sp-sp(t)和接收機(jī)噪聲i_n(t)的統(tǒng)計(jì)特性；依次得到i_s-sp(t)的功率P_s-sp、i_sp-sp(t)的功率P_sp-sp和i_n(t)的功率P_n；

步驟3：信號(hào)和噪聲經(jīng)過(guò)低通濾波器后產(chǎn)生低通濾波器碼間干擾噪聲i_ISI(t)和低通濾波器限帶噪聲通過(guò)對(duì)i_ISI(t)和的統(tǒng)計(jì)特性，求解得到i_ISI(t)的噪聲功率P_ISI和的功率

步驟4：通過(guò)上述步驟，得到整個(gè)系統(tǒng)的噪聲功率P_total為P_ISI加上求解得到P_total；

步驟5：將提出的噪聲模型計(jì)算得到的噪聲功率代入基于平衡檢測(cè)的超快成像系統(tǒng)，得到成像結(jié)果，加以分析；

在步驟2中，所述統(tǒng)計(jì)特性包括：信號(hào)-自發(fā)輻射差拍噪聲i_s-sp(t)通過(guò)低通濾波器，濾除了2w_s高頻分量后：

其中，Φ_k、Φ_j是獨(dú)立的。所以，當(dāng)k≠j時(shí)，

E[cos(2πkδυt+Φ_k)cos(2πjδυ(t+τ)+Φ_j)]＝0

而當(dāng)k＝j(luò)時(shí)，

由此可知，i_s-sp(t)為平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程；

由中心極限定理可得：當(dāng)B/(δυ)→∞時(shí)，i_s-sp(t)趨近于高斯分布；其均值為0，方差即功率為：

其功率譜密度P_s-sp(f)為常數(shù)，在光帶寬[-B/2,B/2]區(qū)域?yàn)榫匦未昂瘮?shù)：

其功率為

自發(fā)輻射-自發(fā)輻射自拍噪聲i_sp-sp(t)，通過(guò)低通濾波器濾除了2w_s高頻分量后，

i_sp-sp(t)的自相關(guān)函數(shù)R_sp-sp(t,t+τ)表示為兩個(gè)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程i_sp-1(t)和i_sp-2(t)的乘積：

其中，

其功率譜密度函數(shù)體現(xiàn)為三角波函數(shù)，由i_sp-1(t)和i_sp-2(t)的功率譜密度函數(shù)(矩形窗函數(shù))卷積得到：

其中，

其功率為

i_n(t)為單個(gè)接收機(jī)高斯白噪聲，為熱噪聲和散粒噪聲的疊加，功率為P_n＝P_T+P_shot

為熱噪聲功率；

為散彈噪聲功率；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于平衡檢測(cè)的超快成像系統(tǒng)噪聲模型建立方法，其特征在于，在步驟1中，所述統(tǒng)計(jì)特性包括：

由此分析EDFA自發(fā)輻射放大噪聲場(chǎng)強(qiáng)E_amp(t)的統(tǒng)計(jì)特性，得到E_amp(t)是具有相位Φ_k均勻分布的信號(hào)分量在光帶寬[-B,B]內(nèi)的的疊加。