評(píng)價一(yī)台(tái)CCD或EMCCD相機級別高低或質(zhì)量(liáng)優劣的一個重(zhòng)要指(zhǐ)標是信(xìn)噪比（SNR）。科(kē)學客(kè)觀(guān)的(dí)信(xìn)噪比定(dìng)義(yì)為(wéi)：

其(qí)中，QE為CCD芯(xīn)片的(dí)量(liáng)子(zǐ)效率，N_**為各種噪聲(shēng)，P為信號入射(shè)到像素上的(dí)光(guāng)子(zǐ)通(tōng)量(liáng)，G為EMCCD的放(fàng)大倍率（對CCD而(ér)言，G=1），F為噪聲因子。由(yóu)上(shàng)式可以(yǐ)清(qīng)楚(chǔ)看到(dào)，信(xìn)噪(zào)比若想獲(huò)得(dé)提升，不(bù)僅(jǐn)要盡量(liáng)降低(dī)各(gè)種(zhǒng)噪聲，更要努力(lì)提高芯片(piàn)的(dí)量子(zǐ)效率。

量子效率主(zhǔ)要由(yóu)芯(xīn)片(piàn)的光敏矽層吸收光(guāng)電(diàn)子的(dí)能力(lì)所決定(dìng)，而這層光敏(mǐn)層(céng)，亦稱擴散區。僅在該區(qū)域中，光(guāng)子轉化(huà)成(chéng)電子-空穴(xué)對(duì)，並由(yóu)電場(cháng)禁(jīn)錮(gù)在(zài)像素中，然後電(diàn)荷再依(yī)序被讀出。

光子可以(yǐ)進入(rù)光敏(mǐn)矽層的深(shēn)度與(yǔ)入(rù)射(shè)光的波長(cháng)有(yǒu)關(guān)。波(bō)長(cháng)越短(duǎn)，光子進(jìn)入(rù)的(dí)行程(chéng)越(yuè)短；波長越長，進入(rù)的行程(chéng)越(yuè)長(cháng)。前(qián)者更(gēng)靠(kào)近矽層表麵(miàn)，吸收深度(dù)越(yuè)小(xiǎo)；而後者(zhě)可以進入矽(guī)層(céng)較深的內(nèi)部(bù)，吸收(shōu)深度越大(dà)。但波(bō)長(cháng)大於(yú)1.1μm的(dí)光(guāng)子(zǐ)，無(wú)力創造(zào)出一對電子-空穴對，所(suǒ)以不能(néng)被(bèi)矽(guī)基(jī)CCD芯片所探測(cè)。因此，對(duì)任(rèn)何(hé)波(bō)長(cháng)大於此的(dí)入(rù)射(shè)光(guāng)而言，矽基CCD此時(shí)均(jūn)是(shì)“透(tòu)明”的。

下圖為入射光波長與吸(xī)收深(shēn)度(dù)的關係，可(kě)以非(fēi)常容(róng)易地得出如上的結論(lùn)。

從吸收(shōu)光(guāng)子的(dí)結(jié)構方式來講(jiǎng)，CCD芯(xīn)片分前感(gǎn)光芯片和背(bèi)感(gǎn)光芯片兩類。前者的典型結構如下圖(tú)所(suǒ)示(shì)：

可見(jiàn)入射(shè)光(guāng)子必(bì)須(xū)先穿(chuān)越電(diàn)結構(gòu)，才能(néng)到達(dá)光(guāng)敏層；在(zài)部分入射光子(zǐ)通量到達光(guāng)敏(mǐn)層(céng)之(zhī)前，又不可(kě)避免(miǎn)地被(bèi)電結(jié)構(gòu)所(suǒ)吸(xī)收和(hé)反(fǎn)射。在(zài)此種結構(gòu)下(xià)，可以(yǐ)被轉化(huà)成電子-空穴對(duì)的(dí)光子，其波長(cháng)下限值(zhí)大約(yuē)在350nm，波(bō)長(cháng)更(gēng)短(duǎn)的(dí)光(guāng)子，由於其(qí)對(duì)應(yīng)的(dí)吸收區(qū)隻(zhī)能(néng)存在於(yú)光敏層(céng)表麵，而不能(néng)產生(shēng)電子-空(kōng)穴(xué)對(duì)。即便在(zài)可見光(guāng)區，由(yóu)於(yú)入射(shè)光通量的(dí)結構(gòu)性損失，QE也僅僅(jǐn)可以(yǐ)達到大約50%。

背(bèi)感(gǎn)光芯片采(cǎi)取了翻轉式工(gōng)作模(mó)式，其(qí)光敏層(céng)經過特(tè)定(dìng)工藝處理後，直(zhí)接接收入(rù)射的光子(zǐ)。其典型結構如(rú)下圖所(suǒ)示：

更厚(hòu)的光(guāng)敏(mǐn)層為波長(cháng)更長的光子(zǐ)提供了更大更長(cháng)的吸(xī)收路徑，從而(ér)提升了(liǎo)芯(xīn)片在(zài)相對(duì)較長波(bō)長(cháng)區(qū)間(jiān)的量子效(xiào)率。背(bèi)感(gǎn)光芯片通(tōng)常由(yóu)於在(zài)全波(bō)段(duàn)具有(yǒu)更(gēng)高(gāo)的(dí)量(liáng)子效率而在(zài)弱信號測量和(hé)近紅外(wài)測(cè)量(liáng)領域中得到廣(guǎng)泛應(yīng)用。

但與背(bèi)感光芯片提供較高(gāo)量(liáng)子(zǐ)效(xiào)率伴生(shēng)的一個不(bù)利效(xiào)應，就(jiù)是其(qí)在特定(dìng)波長範圍(wéi)內產(chǎn)生(shēng)的光(guāng)學(xué)標準(zhǔn)具(jù)效(xiào)應。背(bèi)感光芯(xīn)片前(qián)後兩個彼(bǐ)此平(píng)行的(dí)表(biǎo)麵，構(gòu)成了(liǎo)類(lèi)F-B幹涉儀的兩個(gè)鏡(jìng)片，在滿足兩(liǎng)個(gè)表麵間距與入射相(xiāng)幹光(guāng)波長匹配條件的情況下，對(duì)特定波長範圍內(nèi)的光(guāng)，形(xíng)成(chéng)了幹(gān)涉條紋。這(zhè)種(zhǒng)幹涉(shè)條(tiáo)紋(wén)，對本真的(dí)待測信(xìn)號(hào)，可(kě)以施(shī)加(jiā)高(gāo)達40%的有害周期調(tiáo)製因子，嚴(yán)重(zhòng)削弱了(liǎo)數據的可(kě)信(xìn)性，給科(kē)研工(gōng)作者的工(gōng)作，帶來(lái)了大的(dí)負(fù)麵(miàn)影響。

F-B幹(gān)涉儀(yí)的(dí)基本原(yuán)理(lǐ)，如下(xià)圖(tú)所示：

背感光CCD芯(xīn)片(piàn)基於光學標準具效(xiào)應所產生(shēng)的典(diǎn)型(xíng)幹涉(shè)條紋(wén)如下圖所示(shì)：

如此嚴(yán)重的調製(zhì)影(yǐng)響(xiǎng)，到底是(shì)否(fǒu)可(kě)以*消除(chú)？若不能，怎樣(yàng)才能(néng)zui大限度(dù)地(dì)降低其(qí)負麵(miàn)作用？我們將在下(xià)篇中(zhōng)予(yú)以(yǐ)說明(míng)，敬請關注(zhù)。