为了研究雪崩光电二极管(APD)对大气传输后的激光进行探测时, 所受大气湍流效应及APD噪声的影响, 分析了激光在湍流大气中传输、APD对激光探测两个过程, 结合APD的探测原理, 建立了指数威布尔-高斯双重随机过程模型。通过实验测量了不同信噪比、不同大气湍流下APD输出电流的概率密度, 对探测距离不同、接收口径不同的情况进行了仿真。结果表明, 接收信噪比为2, 5, 10时, 光强分布方差分别为0.5354, 0.3565, 0.2781, 偏移量分别为0.05, 0.0109, 0.0029;大气折射率结构常数为2.5×10^-15, 3×10^-14, 4.9×10^-14时, 方差分别为0.1198, 0.2781, 0.4035, 偏移量分别为0.0002, 0.0029, 0.0039;双重随机过程模型可准确描述经过大气传输的激光被APD探测的过程; 探测器口径的变化对APD输出电流的概率密度影响不大, 而接收信噪比、探测距离、大气折射率结构常数的增大会使APD输出电流平均值较信号电流产生较大偏移、且离散程度加剧。该模型的建立对激光探测技术研究具有一定的参考价值。

为了研究噪声对雪崩二极管（APD）探测能力的影响，采用高光谱图像计算辐射功率的方法，对APD探测系统的各类噪声的成因及特点进行了分析，在此基础上归纳了影响系统探测能力的因素，并对白天状态下背景光功率与信噪比关系、倍增因子与温度关系进行了仿真，利用高光谱图像的光谱曲线计算背景辐射经大气湍流、大气分子和气溶胶影响后的功率，进而得到经大气传输后的背景辐射与APD噪声关系。结果表明，偏置电压为340V、背景光由0.07mW增强到0.35mW时，噪声有效值由108mW增强到150mW，表明同一偏压下，APD噪声有效值会随着自然背景光功率的增强而增强；背景光为0.35mW、偏置电压由320V增强到340V时，噪声有效值由23mW增强到150mW，表明同一背景光下，噪声有效值会随偏置电压升高而升高，且增长速率逐渐加快。此研究表明通过高光谱图像可得到特定区域的背景辐射功率，并明确了背景辐射对APD噪声特性造成的影响。