Heterodynní detekce

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Heterodynní detekce je způsob detekce elektromagnetického záření používaný v nelineární spektroskopii, telekomunikaci či astronomii. Signál, který je zpravidla slabý, se smíchá s elektromagnetickým zářením o stejném směru a o známé frekvenci, zvaným lokální oscilátor nebo heterodyn. Tím se jednak detekce usnadní a jednak je tak možno detekovat kromě intenzity záření i fázi měřeného pole.

Matematické odvození[editovat | editovat zdroj]

Jelikož pro intenzitu záření I v závislosti na intenzitě elektrického pole E platí

I \propto E^2_{},

spočteme intenzitu celkového záření pomocí intenzit záření signálu \scriptstyle I_S a lokálního oscilátoru \scriptstyle I_{LO} a příslušných fázorů elektrických intenzit polí \scriptstyle E_S, \scriptstyle E_{LO} jako

 I = \frac{1}{2\varepsilon_0}\left|E_{S}+E_{LO}\right|^2 = \frac{1}{2\varepsilon_0}\left[|E_{S}|^2+|E_{LO}|^2 + \Re \left[E_{S}^* E_{LO}\right] \right]= I_S + I_{LO} + I_{HET}.

Přitom pokud \scriptstyle |E_{S}| \ll |E_{LO}|, platí

I_{S} \ll I_{HET}\ll I_{LO},

protože \scriptstyle I_{S} je druhého řádu v \scriptstyle E_{S}, zatímco \scriptstyle I_{HET} jen prvního řádu. Je tedy výhodnější měřit \scriptstyle I_{HET} než \scriptstyle I_{S} samotné. Změnou fáze \scriptstyle I_{LO} se navíc hodnota \scriptstyle I_{HET} mění podle toho, zda je signál ve fázi nebo v protifázi k lokálnímu oscilátoru. Tím je fáze přímo měřitelná.