Heterodynní detekce

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

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 $I_S$ a lokálního oscilátoru $I_{LO}$ a příslušných fázorů elektrických intenzit polí $E_S$, $E_{LO}$ jako

$I=\frac{1}{2{\epsilon }_0}{|E_S+E_{LO}|}^2=\frac{1}{2{\epsilon }_0}[|E_S{|}^2+|E_{LO}{|}^2+\mathrm{\Re }\left[E_S^{*}{E}_{LO}\right]]=I_S+I_{LO}+I_{HET}.$

Přitom pokud $|E_S|\ll |E_{LO}|$, platí

$I_S\ll I_{HET}\ll I_{LO},$

protože $I_S$ je druhého řádu v $E_S$, zatímco $I_{HET}$ jen prvního řádu. Je tedy výhodnější měřit $I_{HET}$ než $I_S$ samotné. Změnou fáze $I_{LO}$ se navíc hodnota $I_{HET}$ mění podle toho, zda je signál ve fázi nebo v protifázi k lokálnímu oscilátoru. Tím je fáze přímo měřitelná. Šablona:Autoritní data