光电检测方法
光电探测器的测试方法及其性能评估研究
光电探测器的测试方法及其性能评估研究第一章：引言光电探测器是一种通过将光信号转化为电信号来检测和测量光强度的装置。
它们在各种应用中被广泛使用，包括通信、医学成像、环境监测和科学研究等领域。
因此，对光电探测器的正确测试方法和性能评估至关重要。
本文将介绍光电探测器的测试方法和性能评估研究，旨在为光电探测器的应用提供支持和指导。
第二章：光电探测器的测试方法2.1 光谱响应测试光谱响应测试是一种测量光电探测器响应特性的方法。
通过使用单色光源并测量被探测器吸收的能量，可以确定光电探测器的光谱响应特性。
2.2 量子效率测试量子效率是指探测器对光子的转换效率。
量子效率测试是一种测量探测器改变光子到电子的转换过程的方法。
通过测量探测器吸收的光子数量来计算量子效率。
2.3 噪声测试噪声测试是测量探测器产生的噪声水平的方法。
噪声通常被归类为暗电流噪声、电荷放电噪声和电子放大器噪声。
通过测量探测器在光下和没有光下产生的信号，可以确定噪声水平。
第三章：光电探测器的性能评估3.1 灵敏度光电探测器的灵敏度是指探测器对光信号的灵敏度。
必要时到达这个指标，测试时可以使用一个标准光源，来测量探测器对标准光源强度所发出的电信号的响应。
3.2 线性度光电探测器线性度是指其表现出的输出与光信号的输入之间的线性关系。
以光功率与输出电流作为基本线性特征进行测试，如果输出信号的与输入光信号呈线性关系，则其线性度达到标准。
3.3 噪声等效功率噪声等效功率（NEP）是探测器检测最小光信息的敏感度度量。
测量NEP需要检测探测器产生的噪声等效电流，因此，这个参数可以通过噪声测试期间检查来测量。
3.4 暗电流暗电流是指光电探测器在没有光照时产生的电流。
它的级别应该尽可能低，这样才能提高探测器的信噪比和灵敏度。
通过测试以摄尔单位或为标准，可以测量探测器的暗电流。
第四章：结论本文介绍了光电探测器的测试方法和性能评估研究。
透过对光电探测器的测试方法了解，制造商和使用者可以更好地了解其性能特征。
光电检测技术与应用
光电传感器是基于光电效应将光电信号转换为电信号的一种传感器光学系统的基本模型光发射机-> 光学信道一>光接收机光学系统通常分为：主动式，被动式。
主动式：光发射机主要由光源和调制器构成。
被动式：光发射机为被检测物体的热辐射。
光学信道：主要由大气，空间，水下和光纤。
光接收机是用于收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波的信息。
光接收机分为：功率（直接）检测器，外差接收机。
光电检测技术特点：1. 高精度：是各种检测技术中精度最高的一种：激光测距法测地球与月亮的距离分辨率达1m2. 高速度：光是各种物质中传播速度最快的。
3. 远距离，程量：光是最便于远距离传播的介质4. 非接触性：光照到被测物体上可以认为是没有测量力，因此无摩擦。
5. 寿命长：光波是永不磨损的。
6. 具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。
光电传感器：1•直射型2反射型3辐射型光电检测的基本方法有：1•直接作用法.2.差动测量法3补偿测量法4•脉冲测量法直接作用法：收被测物理控制的光通量，经光电转换后有检测机构直接得到所求被测物理量。
差动测量法：利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比克反应被测量的大小。
光电检测技术的发展趋势：1. 发展纳米，亚纳米高精度的光电测量新技术。
2. 发展小型的，快速的微型光，机，电检测系统。
3. 非接触，快速在线测量。
4. 发展闭环控制的光电检测系统。
5. 向微空间或大空间三维技术发展。
6. 向人们无法触及的领域发展。
7. 发展光电跟踪与光电扫描技术。
在物质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发生了变化的现象称为光电效应光电效应分为：外光电效应和内光电效应光电导效应是一种内光电效应。
光电导效应也分为本征型和非本征型两类光电导效应是非平衡载流子效应，因此存在一定的|弛豫现象|:光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流需要一定能的时间。
弛豫现象也叫惰性。
光生伏特效应：与光照相联系的是|少数载流子|的行为。
光电经纬仪姿态测量精度室内检测方法
光电经纬仪姿态测量精度室内检测方法摘要：光电经纬仪的姿态测量精度是指光电经纬仪在规定的加速度运动状态下，对运动目标的实时测量值与目标空间方向真值的差值，是衡量光电经纬仪测量精度的重要技术指标之一。
本文通过理论分析，为光电经纬仪的姿态测量精度提供了一种室内测量方法。
关键词：光电经纬仪姿态测量精度；室内检测方法光电经纬仪是经纬仪与光电探测装置相结合的产物。
它是一种对运动目标参数（位置、速度等）进行自动跟踪和实时测量，同时记录运动目标姿态的光电测量装置。
目前光电经纬仪确定目标最常用的方法是姿态测量法，因此研究光电经纬仪对目标姿态的测量精度具有十分重要的意义。
一、光电经纬仪姿态测量工作原理光电经纬仪机架为3轴（垂直轴、水平轴、视准轴）地平装置。
框架3的轴相互垂直，水平轴和准直轴可以围绕垂直轴在水平面内旋转。
光电检测装置安装在水平轴上，其主光轴为准直轴，与水平轴垂直，可绕水平轴在垂直面内旋转。
垂直轴和水平轴分别装有轴角编码器。
当视觉轴绕垂直轴旋转时，垂直轴编码器读出的角度称为方位角，当视觉轴绕水平轴旋转时，水平轴编码器读出的角度称为俯仰角。
这样，只要准直轴对准目标，就可以得到光轴指向目标的方位角和俯仰角。
为了保证精密检测的可靠性，在检测系统中采用了传统的T型架，采用水平光管和大角度平行光管。
检测系统主要包括T型架、水平平行光管、大角度平行光管、隔离型地环、高精度T4经纬仪、高精度水准仪和经纬仪。
将被测经纬仪放在测量基座上，调整到水平管和大角度管同时测量的位置，然后将经纬仪调平（要求调平精度小于1角秒），调平后用被测经纬仪测量水平光管和大角度光管经纬仪，并通过测量后的数据处理，在摇摆状态下进行小角度干扰测量，使大角度平行光管的星点目标在测量架上记录相对运动轨迹。
通过图像存储，记录星点目标的运动轨迹，通过后处理得到一组大角度光管的动态测量值。
根据光电经纬仪等摄像测量设备拍摄的目标数字图像，利用图像处理技术，确定目标图像的二维中心轴，即被测目标中心轴在目标表面上的投影。
光电监测心率方案
光电监测心率方案1. 引言光电监测心率是一种非侵入式的监测心率的方法，通过使用光电传感器来检测心率的变化。
本文将介绍光电监测心率的原理、应用场景、硬件和软件方案，以及相关的优缺点和注意事项。
2. 原理光电监测心率的原理基于反射式光电技术。
通过一个发光二极管（LED）发出红外光或绿色光，血液中的红色血红蛋白能够吸收这些光线，而血液中的脉搏会导致血液的流动和光线的吸收程度发生变化。
光电传感器接收到反射回来的光线，并通过计算光线的变化来获取心率数据。
3. 应用场景光电监测心率方案广泛应用于健康监测设备和运动追踪设备中。
以下是一些常见的应用场景：•智能手环和智能手表：通过佩戴在手腕上的设备，可以实时监测用户的心率，并提供健康报告和提醒功能。
•运动耳机：通过在耳机上集成光电传感器，可以在运动过程中监测用户的心率，为用户提供运动数据和健身建议。
•医疗设备：光电监测心率方案也可以应用于一些医疗设备中，用于监测和记录患者的心率变化。
4. 硬件方案4.1 发光二极管（LED）选择合适的发光二极管是设计光电监测心率方案的重要一环。
常见的有红外光LED和绿色光LED两种选择。
红外光LED对肤色的影响较小，适用于长时间佩戴，但对环境光的影响较大。
绿色光LED的环境光干扰较小，但对皮肤过敏较敏感的人可能产生不适。
4.2 光电传感器光电传感器用于接收反射回来的光线，并将其转换为电信号。
常见的光电传感器有光电二极管（Photodiode）和光电三极管（Phototransistor）。
光电二极管具有较高的灵敏度和响应速度，适用于高精度的心率监测。
光电三极管灵敏度较低，但成本更低。
4.3 信号处理器信号处理器主要用于对光电传感器的信号进行滤波、放大等处理，以提取出准确的心率数据。
常见的信号处理器包括专用的心率处理芯片和通用的微控制器（MCU）。
4.4 供电和通信模块光电监测心率方案通常需要电池供电，并通过蓝牙、无线电频率等模块与手机或其他设备进行通信。
《光电检测技术》课件
生物医学
光电检测技术在生物医学领域的 应用包括光谱分析、荧光成像、 激光共聚焦显微镜等，有助于疾 病的诊断和治疗。
工业生产
光电检测技术在工业生产中的应 用包括产品质量检测、生产线自 动化控制等，可以提高生产效率 和产品质量。
光电检测技术的发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，光电检测技术 将逐渐实现智能化，能够自动识别和分类
目标，提高检测精度和效率。
微型化
随着微纳加工技术的发展，光电检测器件 将逐渐微型化，能够应用于更广泛的领域
，如生物医疗、环境监测等。
高光谱成像
高光谱成像技术能够获取目标的多光谱信 息，有助于更准确地分析物质成分和状态 ，是光电检测技术的重要发展方向。
多模态融合
将多种光电检测技术进行融合，实现多模 态信息获取和分析，能够提高检测的准确 性和可靠性。
利用光电检测技术快速读取条形码的设备
详细描述
光电式条形码阅读器通过发射光源和接收装置，快速扫描条形码并将光信号转 换成电信号，实现快速、准确地读取条形码信息。广泛应用于超市、图书馆、 物流等领域，提高信息录入效率和准确性。
光电式指纹识别系统
总结词
利用光电检测技术进行指纹识别的系统
详细描述
光电式指纹识别系统通过发射光源和图像传感器，获取指纹的反射光信号，再转换成电信号进行处理。系统能够 实现高精度、高速度的指纹识别，广泛应用于身份认证、门禁控制等领域，提高安全到探测器表面时，光子与材料中的电子相 互作用，使电子从束缚状态跃迁到导带，形成光生电压或电流，从而实现对光 信号的探测。
03
常见的光伏探测器有硅、锗等。
光子探测器
光子探测器是利用光子效应制成的探测器，主要应用于紫外、可见和近红外波段的探测。
光电直读光谱检测标准
光电直读光谱检测是一种先进的化学分析方法，它通过测量样品在激发状态下发射的特征光谱来定量分析样品中的元素成分。
该方法具有操作简便、分析快速、结果准确和精度高等特点，在钢铁、有色冶金等行业得到了广泛应用。
在进行光电直读光谱检测时，需要遵循一定的标准和操作规程，以确保检测结果的准确性和可靠性。
以下是一些主要的检测标准：1. 人员要求：操作直读光谱仪的人员应经过系统的培训和学习，考核合格后方可使用仪器。
操作人员的技术水平和熟练程度直接影响着检测结果的准确性。
2. 仪器要求：直读光谱仪应具备良好的性能和稳定性，定期进行维护和保养，以确保仪器的正常运行。
仪器的主要部件包括光源系统、光学系统、检测系统和数据处理系统。
3. 环境要求：直读光谱试验室应具备适宜的环境条件，如温度、湿度和空气质量等。
试验室内温度一般应控制在10~30℃，相对湿度20%~80%无冷凝，远离化学腐蚀性气体。
4. 氩气要求：氩气是直读光谱检测的必要气体，其纯度应达到99.999%以上。
氩气管道尽量靠近直读光谱仪，以减小气体传输过程中的污染和损失。
5. 电源要求：为了保证仪器的分析精度，输入试验室的电源应接在交流稳压器上，其输出电压接到直读光谱仪器上。
电源电压变化容易引起激发单元的放电电压的改变，要求电源电压在-15%~15%以内。
6. 标准样品要求：在进行光电直读光谱检测时，需要使用标准样品来制作工作曲线，以获得元素含量之间的关系。
标准样品应具备高度的均匀性、化学成分接近分析样品、结构状态与分析样品尽可能接近等特点。
7. 检测方法要求：根据不同的样品和要求，选择合适的激发参数和分析方法，以确保达到理想的分析效果。
遵循上述标准和操作规程，可以提高光电直读光谱检测的准确性和可靠性，为相关行业提供有效的质量控制手段。
光电检测郭培源课件
激光器的特性参数
功率（平均／峰值），能量 波长，频率，线宽 脉冲宽度，重复频率 光斑直径，发散角，Ｍ－平方因子 模式，波长可调谐性 稳定性（波长／频率／功率／能量／方向
等）Hale Waihona Puke 寿命，光电效率光电检测郭培源
激光器的类型
气体、固体、半导体激光器 紫外、可见和红外激光器 连续、准连续和脉冲激光器 单频、单模激光器 可调谐激光器 超短脉冲激光器
光电检测郭培源
气体激光器
光束质量好，线宽窄， 相干性好，谱线丰富。
效率低，能耗高，寿 命较短，体积大。
原子（氦－氖）激光 器，离子（氩，氪， 金属蒸汽）激光器， 分子（CO2,CO,准分子) 激光器。
He-Ne激光器的基本结构形式
光电检测郭培源
氦氖激光器
氦氖激光器是一种原子气体激光器，工作物质 由氦气和氖气组成。
光电检测郭培源
红宝石激光器工作原理
5. 单色、单相柱状光线通过半反射镜射出红宝石棒，形成激光！
光电检测郭培源
固体激光实验装置 光电检测郭培源
微 型 固 体 激 光光电检测器郭培源（学生研发）
半导体激光器
工作物质是半导体材料，PN结就是激活物质。 体积小，质量轻、效率高，能耗低，寿命长，
稳定可靠； 线宽较宽，波长可调谐，能产生超短脉冲，直
在工业检测、电信号的传送处理和计算机系统 中，常用继电器、脉冲变压器或复杂的电路来 实现输入端、输出端装置于主机之间的隔离、 开关、匹配、抗干扰等功能。 继电器动作慢、有触点工作不可靠；变压器体 积大、频率窄，所以它们都不是理想的部件。 随着光电技术的发展，70年代以后出现了一种 新的功能器件——光电耦合器。
4、相干性 由于激光器的发光过程是受激辐射，单色性好，发射较
光电耦合器的检测方法
四脚光电耦合器的检测方法
介绍一种经实验确实可行的简单判断方法，以常用的PC817为例，其他型号自己参考原理也不难判断。
第一种是使用一块万用表，用指针万用表的R100挡对其进行大致测试。
正常情况下，正向测量1—2脚，电阻约在1.1kΩ，反向为无穷大；3—4脚正反向均为无穷大。
若测得1—2脚和3—4脚有短路，表明已坏。
第二种使用2块万用表：用指针万用表的R×1挡，黑表笔接第1脚，红表笔接第2脚（实际是为内部二极管加上正向电流），用另一块万用表选择R×100挡测量3—4脚电阻（黑表笔接第3脚，红表笔接第4脚）。
正常情况下，3—4脚电阻是受1—2脚上的电压控制的，即1—2脚不接万用表，3—4脚电阻为无穷大；1—2脚接上R ×1挡，3—4脚电阻降为很低值。
如果不符合此规律，说明光电耦合器已损坏。
以上测试，不同的万用表阻值会不同，但大体原理是一样的。
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光电检测方法2.1直接探测2.1.1基本物理过程直接探测是将待检测的光信号直接入射到光探测器的光敏面上，由光探测器将光信号直接转化为电流或电压，根据不同的要求，再经后续电路处理，最后获得有用的信号。
一般，光探测器前可采用光学天线，在其前端还可经过频率滤波和空间滤波处理。
这是为了进一步提高探测效率和减小杂散的背景光。
信号光场可表示为()cos S E t A t ω=，式中，A 是信号光电场振幅，ω是信号光的频率。
则其平均功率P 为（2.1.1）光探测器输出的光电流为（2.1.2）若光探测器的负载电阻为L R ,则光探测器输出的电功率为（2.1.3）光探测器输出的电功率正比于入射光功率的平方。
从而可知，光探测器对光的响应特性包含两层含意，其一是光电流正比于光场振幅的平方，即光的强度；其二是电输出功率正比于入射光功率的平方。
如果入射信号光为强度调制（TM ）光，调制信号为()d t 。
从而得（2.1.4）式中第一项为直流项，若光探测器输出有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是直接探测的基本物理过程，需强调指出，探测器响应的是光场的包络，目前，尚无能直接响应光场频率的探测器。
2.1.2信噪比设入射到光探测器的信号光功率为S P,噪声功率为n P，光探测器输出的信号电功率为P S，输出的噪声功率为P N。
可得（2.1.5）根据噪声比的定义，则输出功率信噪比为（2.1.6）从上式可以看出I.若，则有（2.1.7）输出信噪比等于输入信噪比的平方。
由此可见，直接探测系统不适于输入信号比小于1或者微弱光信号的探测。
II.若，则（2.1.8）输出信噪比等于输入信噪比的一半，即经光—电转换后信噪比损失了3dB ，在实际应用中还是可以接受的。
由此可见，直接探测方法不能改善输入信噪比。
如果考虑直接探测系统存在的所以噪声，则输出噪声总功率为（2.1.9）式中，222NS NB ND i i i ++分别为信号光，背景光和暗电流引起的散粒噪声。
2NT i 为负载电阻的热噪声。
（2.1.10）当直接探测系统主要为信号光引起的散粒噪声限制（即量子噪声限）时（2.1.11）这就是理想的直接探测系统所能达到的最大信噪比极限。
2.1.3噪声等效功率(NEP)不同的系统有不同的信噪比要求，因而不可能有归一化的灵敏度指标，为了便于分析和评估探测系统的性能，引入等效噪声功率（NEP）这一指标。
它可以反映直接探测系统微弱光辐射的能力。
等效噪声功率为()1PSN,时所需的信号功率。
在直接探测系统中往往同时存在多种噪声源，但是，在不同情况下，各种噪声源的噪声电平是不同的，按不同的起主导作用的噪声源分析，可得出一下几种噪声限下的NEP。
一般情况下的NEP表示式（2.1.12）当热噪声是直接探测系统的主要噪声源，而其他噪声可以忽略时，我们就说直接探测系统受热噪声限制，这时的NEP为（2.1.13）当散粒噪声为主，其它噪声可以忽略时，则直接探测系统受散粒噪声限制，这时的NEP为（2.1.14）当背景噪声是直接探测系统的主要噪声源，其它噪声可以忽略时，我们就说直接探测系统受背景噪声限制，这时的NEP为（2.1.15）当入射的信号光波所引起的散粒噪声时直接探测系统的主要噪声源，而其它噪声可以忽略时，直接探测系统受信号噪声限制，这时的NEP为（2.1.16）在实际的直接探测系统中，很难实现信号噪声极限探测，因为任何实际的光探测器都不是理想探测器，总会有噪声存在，在直接探测系统中所用的放大器也不可能没有噪声，至多可以做到放大器噪声比光探测器噪声低，再者，背景辐射和暗电流往往是客观存在的，最后，光探测器本身具有的电阻以及负载电阻等都会产生热噪声。
所以信号噪声限制的探测只能理解为直接探测系统的理想工作状态。
从以上分析可知，要想达到良好的直接探测效果，在接收光功率受到一定限制的情况下，必须合理的选择光探测器件，尽可能的降低各种噪声，以改善系统的特性。
2.1.4接收光学系统为了改善直接探测系统的性能，非常直观的分析是应尽可能多的收集信号光功率，为达到此目的，除了在可能条件下选择大的探测器件，往往也采用各种光学系统。
接收光学系统是为了收集尽可能多信号光能量，并使光束直径小于光探测器的直径，入射到光探测器光敏面上,对不同的系统，单位波长单位立体角所接收到的光功率具有不同的表达形式在一定距离上进行直接探测时，光探测器所能接收到的光功率与下述因素有关：i.接收系统所能接收到的光功率与距离平方成反比，接收到的光能量随距离增加而衰减很快ii.目标反射的光功率愈大，则在同一距离上接收到光功率也愈大，或在同样的接收灵敏度下，系统的作用距离也愈大，用合作目标就是增大接收光功率的方法之一。
iii.光源发散角愈小，接收系统能接收到的光功率愈大，所以，在发射端往往采用准直或会聚透镜系统来准直光束。
iv.接收到的光功率与接收光学系统的口径直接有关，在结构尺寸允许的条件下，增大接收光学系统的口径是有效的办法。
但必须使出，由于大气传输，会引入随机闪烁，在一定程度上，过大的口径，反而会增大噪声。
v.各种光源发射的能量有确定的光谱，除选用与之匹配的光探测器外，光学系统的材料也应与之匹配。
若工作距离较长，还应选用处于大气窗口以内的波长。
光学系统尽可能选择镜片少的透镜组，如用反射或折反射式系统，以减少镜片对光能的吸收损耗。
2.1.5直接探测方法应用a)光功率测量利用光探测器的光电转换特性，可以很容易实现光功率的测定，这也是直接探测技术的最简单，最直接的应用之一，一个好的光功率计除要求有一定的精度外，还应尽可能做到：1.能响应宽的光谱范围，以适应对不同光辐射源的测量2.具有大的动态范围。
光探测器受待测光照射后，将光信号变成电流或电压信号，由于这个电流或电压信号一般都比较微弱，所以，再用一个稳定的线性放大器予以放大，输出至指示仪表，经过校准，即可直接读出光功率的绝对值。
在测量微弱光功率的场合，由于光探测器存在一定的暗电流和漏电流，信号光电流可能被淹没，为此，可在光功率计的探头中，采用斩波的方法，将恒定光变成交变光，经过隔直电容将交流信号与直流的暗电流和漏电流分离出来，再用锁相放大器放大到显示仪表所需电平。
b)条形码阅读器条形码是印刷在标签上的一系列宽窄不同，距离不等的黑色线宽，这些线条的组合代表着各种信息。
对条形码进行读取的装置，实际上就是一种光辐射探测装置，这种装置通常称为阅读器。
其核心是光探测器对条纹反射光强变化的直接探测。
条形码阅读器原理框图如下所示：图2.1.1条形码阅读器通常由两部分组成：一部分为输入装置，通常称作扫描器；另一部分是译码器。
评价条形码扫描器好坏由以下几个指标1.条纹分辨率高2.扫描角度适应性强。
3.黑白条纹反光强弱适应性强。
4.光信号抗干扰能力强而评价译码器，则有：1.识别编码种类多2.配接扫描器能力强3.与微机接口多4.拒识率与误码率低由条形码返回的光信号在扫描器中转换成电信号，再送至译码器变成一串编码信号，这个信号由计算机确定所代表的信号特征。
其指标好坏与其光学系统，光源，光探测器和电路选择密切相关。
2.2光外差探测方法2.2.1简介在电磁波谱的射频和微波波段，作为一种探测技术，外差接收的优点早已为人们所熟知，并在通信，广播，雷达等领域得到了广泛的应用。
近年来，随着激光与红外技术的发展，外差探测技术也广泛用于光学和红外波段。
由于光外差探测是基于两束光在光探测器光敏面上的相干效应，因此，光外差探测又称为光辐射的相干探测，或差拍探测。
2.2.2基本原理偏振方向相同，传播方向平行且重合的两束光垂直入射到光混频器上。
一束是频率为（即原来的）的本振光，另一束是频率为（即原来的）的信号光。
光混频器可在频率，，和频（＋）及差频（-）处产生输出。
但在实际情况下，光频，及（＋）极高，其远远超过光外差探测系统的响应速度。
因此在光混频器的输出中只需考虑频率较低的差频项，亦即中频项。
这个中频信号包含了信号光所携带的全部信息。
中频信号经过中频放大器放大，解调器解调，最后得到所需要的信息。
下图所示为光差频探测的原理图图 2.2.12.2.3特点1.有利于微弱光信号的探测。
在光外差探测中，光混频器输出的中频信号功率正比于信号光和本振光平均光功率的乘积。
而在直接探测中光探测器输出的光电流正比于信号光的平均光功率，即光探测器输出的电功率正比于信号光平均光功率的平方。
在一般情况下，入射到光探测器上的信号光功率是非常小的（尤其在远距离上的应用，例如光雷达，光通讯等应用），因而，在直接探测中光探测器输出的电信号也是极其微弱的。
在光外差探测过程中，尽管信号光功率非常小，但只要本振光功率足够大，仍能得到可观的中频输出。
这就是光外差探测对微弱光信号的探测特别有利的原因。
2.可获得全部信息。
在直接探测中，光探测器输出的光电流随信号光的振幅或强度的变化而变化，光探测器对信号光的频率或相位变化不响应，在光外差探测中，光混频器输出的中频光电流的振幅,频率和相位都随信号光的振幅，频率和相位的变化而变化。
这使我们能把频率调制和相位调制的信号光像幅度调制或强度调制一样进行解调。
3.具有良好的滤波性能。
在直接探测过程中，光探测器除接收信号光以外，杂散背景光也不可避免的同时入射到光探测器上，为了抑制杂散背景光的干扰，提高信号噪声比，一般都要在光探测器的前面加上窄带虑光片，在光外差探测过程中，只有与本振光混频后所产生的输出仍在中频带宽以内的杂散背景光才能进入探测系统，而其它杂散背景光所引起的噪声则被中频滤波器滤除掉。
而且，杂散背景光不会在原来信号光和本振光所产生的相干项上产生附加的相干项。
因此，对于光外差探测来说，杂散背景光的影响可以略去不计，由此可见，光外差探测方法具有良好的滤波性能。
4.具有高的转换增益。
直接探测过程是一种“包络检测过程”，光外差探测过程是将信号光的频率转换成的转换过程。
在直接探测中，光探测器输出的信号功率。
在光外差探测中，光混频器输出的中频功率由此可求出光外差探测所提供的中频功率转换增益为（2.2.1）在实际应用中，本振光功率 远远大于信号光功率，故光外差的转换增益是很高的。
2.2.4应用DOAS各类燃烧器、工业及商用锅炉的烟气排放造成了严重的空气污染, 对烟气中的有毒有害气体进行监测是环境保护工作的一个重要方面, 是控制污染、治理污染的必要前提。
目前, 烟气成分检测手段主要分为电化学方法和光学方法, 一般便携式仪器采用的是电化学方法, 操作方便, 但不能提供完全的在线测量; 能在线测量的仪器大多采用光学方法, 有非分散红外线法、紫外荧光法、分光光度法等, 但仪器造价均很昂贵。
差分吸收光谱方法(Differential Optical Absorption Spetroscopy) 最早由德国Heidelberg 大学环境物理研究所的Ulrich Platt 提出, 主要是利用吸收分子在紫外到可见波段的特征吸收来研究大气层(平流层, 对流层) 的痕量气体成分(23223,,,,,g CH O O NO SO H NH 等) , 通过长光程吸收可以测量到浓度很低的气体成分, 近来也出现了商用的DOA S 系统, 专门用于城市、地下通道、工业矿区的SO 2、NO x 、O 3、CH4 等有害气体的监测.将DOA S 技术具体应用到烟气的分析测量中, 利用差分光谱计算方法对2CO 在300nm 附近的吸收光谱进行浓度反演, 这种分析方法克服了烟。