关于噪声等效功率及其在光子杂讯计算中的应用讨论
噪声等效功率介绍
噪声等效功率(nep)是一个 instrumental(工具性的)指标，用于量化各个领域的检测器灵敏度和噪音源的影响，如光学、电机、热力学等。它代表产生单位信噪比的等效输入杂讯功率。它代表在探测器输出产生信噪比（snr）为1的等效输入噪声功率。
然而，多年来在各领域的广泛应用导致文献中对nep存在多种模糊的解释。 本文旨在通过追踪噪声信号在探测器不同内部阶段的起源和传播，提供对nep物理意义和数学推导的统一观点。
nep的正式定义
基本上，噪声源于探测器测量的数量中的随机波动。因此，基于统计信号处理的随机框架是必要的，用于表征这种随机过程。
对于具有达到达标功率变化的静止过程，功率谱密度（sxx(f)）代表了随着频率变化的均方波动。将 x 值连结到系统中实际耗散功率的功能，被称为系统对测量属性的敏感度（或功率响应）。
nep被定义为：
其中，功率响应指的是探测器灵敏度，即单位输入过程波动幅度的功率耗散。这个通用定义导致了两个不同的物理解释：
电nep：实际测量到的探测器输出端的噪声功率
光nep：探测器输入端的等效噪声功率
光子噪声nep分析
本文特别聚焦于光探测器中光子杂讯nep的量子力学处理。光子检测通过考虑双重波粒性 - 光子数统计和电磁模式分析进行建模。纳入的关键因素包括：
探测器面积、光子波长分布
光学波的空间和时间相干性
特定偏振的损耗和效率
光学传输/吸收效率
通过跟踪光子数波动通过多次光束分裂和衰减阶段，本文推导了一个以可测物理参数为基础的光子nep的广义公式。在假设探测器大小、绕射极限、相干光束因子等条件下，可以得到现有文献中引用的简化表达式作为特殊情况。
等效噪声指标
对于通信接收系统和光学/无线电天文仪器，关键系统灵敏度以等效输入噪声指标来表征：
噪声等效通量密度（nefd）
噪声等效温度（net）
通过适当转换通量、功率和温度的单位，可以将这些指标与nep指标进行数学关联。
总结
总之，本文通过有系统地追踪信号和噪声在探测器不同阶段的传播，提供了对nep各种解释的统一观点。在这个过程中，建立了许多特定领域nep变体之间的数学关系，同时阐明了微妙的假设。这澄清了灵敏度定义并为比较光学、电学和热学系统提供了一个基准。
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总结
总之，本文通过有系统地追踪信号和噪声在探测器不同阶段的传播，提供了对nep各种解释的统一观点。在这个过程中，建立了许多特定领域nep变体之间的数学关系，同时阐明了微妙的假设。这澄清了灵敏度定义并为比较光学、电学和热学系统提供了一个基准。
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