摘要：在综述国内外几个典型星载微光遥感仪器的基础上,详细介绍了风云三号晨昏轨道黎明星(FY-3E)所搭载的中分辨率光谱成像仪微光型(MERSI-LL)的设计原理和部件组成,MERSI-LL微光通道针对晨昏轨道对地观测辐射信号大动态范围的特点,采用三增益组合的特殊设计,并基于太阳漫透板的工作原理设计了MERSI-LL的星上定标器。介绍了微光通道数据三增益通道选择和归一化融合处理方法和流程,并综述了针对微光通道的星上定标、替代定标、地面人工光源定标和交叉定标等多种定标手段。简要概述了MERSI-LL具备的定量科学产品反演能力,示范了基于MERSI-LL观测数据生成的准恒定对比度(NCC)图像产品,重点描述微光通道的典型夜间灯光产品生成过程,给出其产品示例及其潜在的应用能力。最后在总结黎明星MERSI-LL微光通道数据处理和产品生成经验的基础上,展望了该仪器未来的改进思路和应用前景。

摘要：为满足微光遥感卫星领域对微光探测的需求,本文提出了一种基于微光CMOS图像传感器GSENSE2020的成像电路设计。该成像电路通过FPGA实现了对图像传感器的驱动控制以及高速图像数据的接收和传输,通过DC/DC和LDO(low dropout regulator)为图像传感器提供了低噪声供电电源,采用PMIC(power management IC)解决了FPGA上电时序问题,利用DDR3实现高速图像缓存与处理,采用eMMC达到图像数据存储速率与容量的需求,应用FPGA的IP核及原语代替CameraLink接口转换芯片实现CameraLink通信协议,从而完成图像数据直接在CameraLink接口的高速传输。实验结果表明,成像系统电路功能及性能都达到了预期设计目标,系统的输出数据率可达2.4 Gbps,帧频高达25 fps,信噪比达到45.5 dB。

摘要：文中以微光探测为基础,阐述了微光探测的主流技术,重点突出EMCCD(Electron Multiplying CCD)的结构、功能、优点,并以星敏感器运用为目的,初步进行了EMCCD的设计和计算。

摘要：针对新型量子点-量子阱光电探测器在不同的辐照功率和器件偏压下的电特性测试,采用曲线拟合的方法,得到不同辐照光功率下的I-V、C-V之间的函数关系,应用Verilog-A语言建立等效电路模型,然后利用电路模拟软件进行验证,为读出电路的设计提供准确的便于和读出电路一起模拟仿真的探测器模型。针对这种探测器低温下具有的暗电流小、灵敏度高、光电转换效率高等优点,设计了电容反馈互阻放大器(CTIA)和相关双采样(CDS)结构的读出电路。芯片集成后和2×8阵列的量子效应探测器封装在陶瓷基板上,低温下(77 K)采用633 nm He-Ne激光聚焦照射探测器,测试得到探测器的微光响应电压。实验结果表明,当器件在50 pW光功率、29.3μs的积分时间、偏压约-3.1 V时,读出电路与探测器对接后12个像元有响应电压;增大光功率至500 pW时,16个像元都有响应;读出电路与探测器对接后平均响应电压为18 mV,平均电压响应率达到3.6×107 V/W。

摘要：阐述了微光探测的主流技术,重点突出了电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)的结构、功能和优点,并进行了噪声和信噪比分析。同时以星敏感器运用为目的,完成了这一部件的初步设计分析和计算。

摘要：四象限探测器作为一种基于光电效应工作的位置定位器件,可以较准确地定位激光光束中心的位置。介绍了一种用于微弱光束探测的四象限探测器的设计和实现方法,首先对四象限探测器的光斑位置检测原理进行了介绍,然后对该四象限探测器的放大电路、四路同步数据采集处理电路及电源模块的设计实现进行了详细介绍,并在实验室用搭建的测试平台验证了该四象限探测器的性能。实验结果表明该四象限探测器增益5档可调,各档位静态噪声均小于10mV,4个通道一致性较好,具有高分辨率、低静态噪声、装置结构简单等优点,已应用于实际项目,该装置满足项目对光电检测系统的精度需求。

摘要：为满足对微弱荧光辐射探测的高信噪比、高光谱分辨率的探测需求,设计了日光诱导叶绿素荧光高光谱成像仪的成像电子学系统。基于选型互补金属氧化物半导体(CMOS),结合探测的需求,完成了控制模块以及通信协议解码模块的编写,进而完成整体CMOS成像系统的设计。控制部分选择并行数据处理能力强的现场可编程门阵列(FPGA),通信选择速度快、专为相机打造的Camera-Link协议,预期设计信噪比在31dB左右。该成像系统的设计为低噪声和高成像质量的微弱荧光探测系统提供了一个较好的方案。

摘要：探测微弱光信号时,为防止目标信号被噪声淹没,探测器的低噪声设计成为关键.选用合适的器件,采用低噪声设计技术,兼顾探测器的可靠性、稳定性考虑,提出了适用于微光探测系统的探测器设计方案.通过建模分析,估算出其电路本底噪声仅为333.09μVrms.结果表明低噪声探测器设计合理、可行,对于类似的微光探测系统中探测器低噪声设计及分析具有一定的借鉴意义.该方案已成功应用于某瞬态微光探测系统中.

摘要：针对导航领域对星相机的性能要求,通过在星相机中应用新型的电子倍增CCD(EMCCD),设计一种探测能力强、数据更新快的成像系统。说明了EMCCD工作原理,分析了EMCCD信噪比,介绍了基于TC285电子倍增CCD的星相机的设计方案,给出了CCD驱动电路、视频信号处理电路以及时序控制器的设计。用模拟拍星实验和实际拍星实验验证了所设计的相机的性能,同时对相机的应用进行了初步分析。通过分析实验图像的信噪比说明了设计的星相机具备在积分时间8ms以内探测6等星的能力,且其图像数据更新频率可达10frame/s,满足用短积分时间进行快速星光成像的要求。

摘要：电子倍增电荷耦合器件(E1ectron Multiplying Charge Coupled Device,EMCCD)是一种新型高灵敏度图像传感器。近年来,EMCCD相机在微光探测领域的应用越来越广泛。为了在微光相机中应用新型EMCCD器件,设计了一种探测能力强、数据更新快、具有一体化光纤接口的微光成像系统。主要研究了EMCCD相机的设计方法,说明了EMCCD的工作原理,论述了基于TC253SPD—BO的EMCCD微光相机的设计方案。用成像实验和信噪比测试实验验证了所设计的一体化微光相机的性能。结果表明,该相机不仅可以实现20km以上的数据传输和30f/s的拍摄帧频,而且还可实现弱光条件下的探测功能,并具有较高的系统信噪比。