Измерение шума трансимпеданса., шум (1/f) Опции

[Major]

Есть трансимпеданс на ОУ + усилитель 300.
Шум в темновом режиме могу измерить, все хорошо.
Когда измеряется рассеянный свет от лазера (или прямой после фильтра)), то вижу большой шум типа 1/f (может быть форма Лоренцева).
Хочется понять природу шума. Этот шум в источнике или это шум приемника?
С ростом потока света растет разность потенциалов между узлами схемы приемника.
А шум типа 1/f растет с ростом потенциалов (в конденсаторах тоже "схожий" механизм возникновения шума).

Подскажите источник видимого света с максимально плоской характеристикой СПМ в районе частот 0.1-100 Гц.
Есть мысль нагреть кусок железяки до свечения, и посмотреть. Но может есть варианты проще?

P.S.
Возможно тему надо перенести в раздел "Метрология/Оптика".

[АндрейЦ]

Лампочка с большой массивной спиралью. Питать со значительным недокалом. Когда то использовал для отладки старую 5КВт лампу со здоровенной колбой и огромной нитью накаливания.

Причина редактирования: Избыточное цитирование. Т.

[Major]

Лампочка с большой массивной спиралью.

Спасибо за совет. Пока нашлась только на 200 Вт. Поищу еще у добрых людей на заводах старых.
А как запитывали лампу на 5 КВт? Аккумуляторы последовательно?

[prig]

Попадались мне газовые лазеры с нестабильной генерацией. В принципе, могут довать что-то похожее на 1/f.
Если лазер газовый, то 99% за то, что эффект из этой серии.

Конденсаторы тоже могут шуметь. Попадалась мне когда-то советская керамика, которая шумела просто зверски.
Но этот фактор можно легко исключить путём использования подходящих типов.
Рекомендую поставить полипропилен или керамику NPO и больше о них не вспоминать.

[Major]

Конденсаторы в цепях NPO и полипропилен. Питание X7R с запасом по напряжению не менее 2-х раз. Резисторы Vishay PLT-серия.
Лазер полупроводник. На светодиоде от батарейки шум значительно меньше (-20дБ на 1 Гц). Так что похоже на лазер.
Теперь нужно определить порог обнаружения для рабочих условий.
Пока решил пробовать с лампой накаливания, по совету АндрейЦ.

[Tanya]

На светодиоде от батарейки шум значительно меньше (-20дБ на 1 Гц). Так что похоже на лазер.
Теперь нужно определить порог обнаружения для рабочих условий.
Пока решил пробовать с лампой накаливания, по совету АндрейЦ.

А попробовать с источником тока?
Переехали по просьбе ТС.

[Kompot]

Хочется понять природу шума. Этот шум в источнике или это шум приемника?

Если лазер полупроводниковый и зеленый - то может очень шуметь конвертор с ИК.
У конвертора очень ограничен температурный диапазон и не очень линейная характеристика.

Также могут вносить лепту "speсkles" не знаю как по-русски. Они выглядят как шум.
http://www.optotune.com/index.php?option=c...CFUVe3godnjAAkA

[prig]

А попробовать с источником тока?

Да, это желательно, но не факт, что обязательно. Но что верно, то верно, величина тока может сказаться на устойчивости генерации.
Требования к питанию могут быть достаточно жёсткими. Со случайными девайсами типа "из лазерной указки" лучше вообще не связываться.

А ещё лучше, попробовать найти лазер, специфицированный по шумам. И следовать рекомендациям по питанию от производителя.

[Herz]

http://www.optotune.com/index.php?option=c...CFUVe3godnjAAkA

Да... Полезная штука, но 10 евро я бы за неё не пожалел. Никак не тысячу. Подождём скидок...

[Major]

LSR-3000 интересная вещь, для триангуляторов может быть использована. В применении написано, что может использоваться в интерферометрии, но только не соображу как... После нее волновой фронт не ясно как будет выглядеть.
В качестве дешевого варианта диффузной пластинки использую www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=1660.

Спеклы вроде исключал. Ставил диффузную пластинку после луча лазера, пучок на плотную черную бумагу. Отражение от бумаги на фотоприемник. В приемной апертуре приемника спеклов очень много.

Проверять источником тока слишком сложно, и он исключает фотодиод из цепи прима сигнала.

На след. неделе проверю на лампе (обещали дать лампу на 500 Вт) и напишу результат.

[Herz]

LSR-3000 интересная вещь, для триангуляторов может быть использована. В применении написано, что может использоваться в интерферометрии, но только не соображу как... После нее волновой фронт не ясно как будет выглядеть.

Наверное, имеется в виду, что этой штукой можно точнее угол подстроить. Не в режиме осцилляций, конечно.

Спеклы вроде исключал. Ставил диффузную пластинку после луча лазера, пучок на плотную черную бумагу. Отражение от бумаги на фотоприемник. В приемной апертуре приемника спеклов очень много.

Так исключали или много? Диффузерами, конечно, можно несколько "размыть" картинку, но, ИМХО, это не решение проблемы спеклов. Да и коллимированный луч будет испорчен.
Слышал, что для полупроводниковых лазеров можно модуляцией слегка менять длину волны, но видеть результат не приходилось.

На след. неделе проверю на лампе (обещали дать лампу на 500 Вт) и напишу результат.

А что не взять спираль от нагревателя? Полно ведь вокруг.

[Gorby]

Слышал, что для полупроводниковых лазеров можно модуляцией слегка менять длину волны, но видеть результат не приходилось.

Чистейшая правда. Модуляцией тока лазерного диода на частоте 50-150 МГц можно добиться размывания спеклов. Даже микросхемы для этой цели есть специальные. Единственный недостаток - тест на Radiated Emission вы не пройдете никак. Там такие сильные и узкие "палки", превышающие предел на 20-30дБ. В конце концов отказались и применили механическое решение - зеркало как от сканнера бар-кодов, модифицированное механически для достижения резонансной частоты, равной половине частоты строк нашего изображения. Меняя амплитуду сигнала, можно очень наглядно видеть влияние. Работает!
Но приходится мириться с ноющим зубным звуком 4 КГц

[Tanya]

Проверять источником тока слишком сложно, и он исключает фотодиод из цепи прима сигнала.

Так это же хорошо. Будет понятно, где собака зарылась. Если сигнал слабый или время "интегрирования" измерительной части мало, то не вредно посчитать число электронов регистрируемых за это время.

[DS]

0.1 Гц конечно не для лазера. Надо ставить опорный канал и на него нормировать. Тогда 1/f снизятся. Ну и второе дело - интерфренеция, тут уже выше предлагали зеркало с трясучкой - обычно так и делают.

А на бумажке оценка шумов усилителя/лазера/дробовых в фотоприемнике проводилась ?

[Major]

Спасибо всем за внимание к теме. К сожалению сейчас не могу привести графики, поэтому буду отвечать на словах.

1. От спеклов нельзя избавиться, это данность свыше. Сразу не получилось завести луч от лазера на атенюатор и полностью сфокусировать на кристалл, поэтому было решение с диффузным рассеянием. Полный заведенный луч полностью исключит проблему спеклов (при измерении шума). Спеклы, как проявление многомодовости излучения, не могут дать 1/f. Хотя если когерентность будет на уровне 1 секунды, то mode hope может дать 1Гц шум, но это не для полупроводникового диода.

3. Красная плитка была первой мыслью, но слишком "грязно" и энергозатратно. Подсказанный вариант с лампой лучше и обладает повторяемостью.

4. В темновом режиме основной шум резистора (100М). Расчет шума (с учетом шумов ОУ) полностью совпадает с измерениями.
При измерении света основной шум дробовой (ток 50-100 на). Расчет и измерение совпадает.
В темновом режиме шум 1/f не выделяется.

5. Посмотрел в "Laser diode modulation and noise", Petterman: шум 1/f похоже доминирует. Если дробовой шум дает RIN~1E-15, то в области 1Гц RIN=1E-10. Удивительно ,что у обычного светодиода НЧ-шум ниже чем у лазера.

6. При низком уровне освещенности (когда дробовой шум и шум резистора равны) 1/f отчетливо видно.

Похоже шумит лазер, но схему все равно буду измерять при штатном уровне освещенности.

[НЕХ]

читали ли Вы - "Laser Noise Cancellers" Dr. Philip C. D. Hobbs на http://electrooptical.net/ ?
у эффективного светодиода выходной шум при питании от источника тока оказывается меньше, если его НЕ шунтировать ёмкостью...такой фокус.
а шум теплового источника имеет спектральное распределение не 1/f^2 ?

[Major]

Спасибо, HEX.
Часть работ авторов читал в журналах. Сами часто используем балансный прием света, но это не всегда возможно.
Я думаю в нашем случае будет проще воздействовать на лазер. На полупроводник можно прямо посадить "noise eater/canceler".

Про светодиод не нашел (

у эффективного светодиода выходной шум при питании от источника тока оказывается меньше, если его НЕ шунтировать ёмкостью

). Подскажите где это.

Из интересного:
В списке литературы статьи "Shot Noise Limited Optical Measurements at Baseband with Noisy Lasers ", Hobbs есть такая ссылка:
2. Robert L. Forward "Wideband laser-interferometr gravitational-radiation experement" - это похоже фантаст, который написал про яйца дракона (модель жизни на нейтронной звезде).

[НЕХ]

http://www.dmphotonics.com/Imaging_Publica...roscopyPHC5.pdf

Слышал звон, да не помню...
https://www.google.com/search?num=100&b...erp.rscKOcErZ1M
http://libgen.org/scimag4/10.1109/3.245558.pdf

(по-секрету: давить спеклы (рубить когерентность) удобно миниатюрным передатчиком на 433 МГц)

Сообщение отредактировал НЕХ - Jul 21 2013, 11:26

[Herz]

(по-секрету: давить спеклы (рубить когерентность) удобно миниатюрным передатчиком на 433 МГц)

О! Хотелось бы попробовать. Но у миниатюрного мощности хватит?