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基于虚拟仪器技术的APD噪声等效功率测量系统 被引量:34
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作者 董伟波 王茜蒨 韩旭 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2635-2640,共6页
利用锁相放大器测量雪崩光电二极管(APD)特定工作频率下的噪声电压,使用示波器测量APD在调制光输入条件下的电压值,使用功率计测量输入调制光能量值,以此测出APD的噪声等效功率(NEP)。并在测量过程中利用截尾平均数、变异系数等统计方... 利用锁相放大器测量雪崩光电二极管(APD)特定工作频率下的噪声电压,使用示波器测量APD在调制光输入条件下的电压值,使用功率计测量输入调制光能量值,以此测出APD的噪声等效功率(NEP)。并在测量过程中利用截尾平均数、变异系数等统计方法消除噪声干扰。同时,利用LabVIEW图形设计软件制作了一整套自动测试程序。实际操作表明,该测量系统测量具有精度高、操作简单、运行稳定可靠、自动化程度高等诸多优点,获得了科研人员的一致好评,具有较高实用性。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管 噪声等效功率 LabVIEW 锁相放大器 噪声电压
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超低暗计数率硅单光子探测器的实现 被引量:14
2
作者 刘岩鑫 范青 +5 位作者 李翔艳 李少康 王勤霞 李刚 张鹏飞 张天才 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期8-13,共6页
研究了在Geiger模式下工作的单光子雪崩二极管的温度特性。结果表明,该雪崩二极管的雪崩电压随温度的降低呈线性减小,电压温度系数为0.42 V/K。当该雪崩二极管在13 V以上雪崩电压下工作时,暗计数率随着温度的降低呈指数下降趋势,温度每... 研究了在Geiger模式下工作的单光子雪崩二极管的温度特性。结果表明,该雪崩二极管的雪崩电压随温度的降低呈线性减小,电压温度系数为0.42 V/K。当该雪崩二极管在13 V以上雪崩电压下工作时,暗计数率随着温度的降低呈指数下降趋势,温度每降低8.58 K,暗计数率减小一半,当温度从274 K降低到192 K时,该雪崩二极管的暗计数率从13900 Hz减小到了14 Hz。将工作温度为260 K,暗计数率为58 Hz的单光子雪崩二极管冷却到192 K,并且调整二极管两端的偏置电压,使其在波长为852 nm时的探测效率为50%,暗计数率降为0.064 Hz,后脉冲概率为6.7%,单光子探测器的性能得到显著提高。这种超低暗计数率单光子探测器在量子通讯、弱光探测等领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 探测器 量子通讯 单光子探测器 暗计数率 雪崩二极管
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单光子激光测距技术研究进展 被引量:13
3
作者 邵禹 王德江 +1 位作者 张迪 陈成 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第10期250-258,共9页
随着工业的不断发展,单光子激光测距凭借其探测距离远和探测灵敏度高等特点在测绘领域扮演着不可或缺的角色。本文介绍了单光子激光测距的关键技术、单光子探测器以及着重介绍了单光子激光测距技术应用领域的研究进展,并对未来单光子激... 随着工业的不断发展,单光子激光测距凭借其探测距离远和探测灵敏度高等特点在测绘领域扮演着不可或缺的角色。本文介绍了单光子激光测距的关键技术、单光子探测器以及着重介绍了单光子激光测距技术应用领域的研究进展,并对未来单光子激光测距的发展进行了总结和展望。 展开更多
关键词 成像系统 单光子测距 单光子探测器 时间相关光子计数技术 飞行时间法 雪崩二极管
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APD阵列探测器在自由空间光通信上的应用研究 被引量:12
4
作者 李千 吴志勇 +2 位作者 高世杰 陈云善 吴佳彬 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期10-17,共8页
自由空间光通信(free space optical communication,FSO)技术是通信前沿技术之一,雪崩光电二极管(avalanche photodiode,APD)阵列探测器以其高灵敏度、高带宽、低噪声的优势应用于FSO系统,成为国内外研究热点。本文分析了FSO对APD阵列... 自由空间光通信(free space optical communication,FSO)技术是通信前沿技术之一,雪崩光电二极管(avalanche photodiode,APD)阵列探测器以其高灵敏度、高带宽、低噪声的优势应用于FSO系统,成为国内外研究热点。本文分析了FSO对APD阵列探测器的性能需求,回顾了国内外近年来用于无线光通信的APD阵列的研究现状,其中重点介绍了美国林肯实验室以及海军实验室的研究成果,最后对APD阵列探测器在FSO应用的发展方向进行了预测与总结。 展开更多
关键词 雪崩二极管 APD阵列 自由空间光通信
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InGaAs固体微光器件研究进展 被引量:10
5
作者 史衍丽 胡锐 +6 位作者 张卫锋 冯云祥 邓功荣 褚祝军 李燕红 郭骞 陆强 《红外技术》 CSCD 北大核心 2014年第2期81-88,共8页
InGaAs器件具有光谱响应宽、量子效率高、响应速度快、数字化读出、高温工作、可靠性好以及寿命长等优点,符合新一代微光器件的发展需求,在国际上成为固体微光器件的一种新选择,获得了重要的发展和应用。文章就InGaAs固体微光器件材料... InGaAs器件具有光谱响应宽、量子效率高、响应速度快、数字化读出、高温工作、可靠性好以及寿命长等优点,符合新一代微光器件的发展需求,在国际上成为固体微光器件的一种新选择,获得了重要的发展和应用。文章就InGaAs固体微光器件材料属性、器件性能以及成像特点等几方面进行了详细分析,介绍了当前InGaAs器件的发展趋势,以及研制320×256 InGaAs阵列的最新进展。研究结果表明InGaAs材料生长及器件工艺具有较好的可控性和稳定性,为实现高性能、实用化的InGaAs固体微光器件提供了技术支撑。 展开更多
关键词 固体微光器件 量子效率 高温器件 雪崩二极管
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近红外单光子探测 被引量:6
6
作者 刘伟 杨富华 《物理》 CAS 北大核心 2010年第12期825-831,共7页
随着以单个光子作为信息载体的量子通信和量子加密技术的兴起,近红外单光子探测技术受到了广泛关注.近红外单光子探测系统具有极高的灵敏度,所以它还可以胜任探测其它近红外波段微弱光信号的任务.半导体雪崩光电二极管是当前最成熟的近... 随着以单个光子作为信息载体的量子通信和量子加密技术的兴起,近红外单光子探测技术受到了广泛关注.近红外单光子探测系统具有极高的灵敏度,所以它还可以胜任探测其它近红外波段微弱光信号的任务.半导体雪崩光电二极管是当前最成熟的近红外单光子探测系统的核心元器件;文章阐明了雪崩光电二极管的暗电流和击穿电压对单光子探测的影响,同时还讨论了工作温度、直流偏置、门信号性质和计数阈值等系统参数之间相互制约的关系. 展开更多
关键词 单光子 雪崩二极管 量子通信
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光纤扫描式激光诱导荧光检测系统 被引量:5
7
作者 杨晓博 闫卫平 +1 位作者 杨飞 白海明 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第1期72-74,88,共4页
以光纤代替传统激光诱导荧光检测系统中复杂庞大的共聚焦检测光路,采用雪崩二极管作为荧光检测器件,通过曲柄实现了电机的匀速旋转到扫描轴的扫描运动转换,设计出用于阵列毛细管电泳芯片的激光诱导荧光检测系统。嵌入式控制系统以STM32F... 以光纤代替传统激光诱导荧光检测系统中复杂庞大的共聚焦检测光路,采用雪崩二极管作为荧光检测器件,通过曲柄实现了电机的匀速旋转到扫描轴的扫描运动转换,设计出用于阵列毛细管电泳芯片的激光诱导荧光检测系统。嵌入式控制系统以STM32F103芯片为核心,在外围接口电路的配合下实现了高速荧光信号采集、通道识别及同PC机通信等功能,有效降低了电路设计的复杂度,提高了控制系统的性价比。系统具有体积小、灵敏度高、功耗低等优点,能够满足阵列毛细管电泳芯片检测的需要。 展开更多
关键词 光纤 毛细管电泳芯片 激光诱导荧光检测 通道识别 雪崩二极管
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基于电感-电容滤波电路的高速单光子探测器 被引量:3
8
作者 李永富 刘俊良 +2 位作者 王青圃 王祖强 蒋霞 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B12期7-11,共5页
利用电感电容(LC)低通滤波电路及InGaAs/InP雪崩二极管(APD)研制了200 MHz工作频率的近红外高速单光子探测器,LC低通滤波器采用简单的7阶椭圆函数滤波电路设计,探测器驱动采用脉冲门控电路及880 MHz、175 MHz低通滤波电路。在-40... 利用电感电容(LC)低通滤波电路及InGaAs/InP雪崩二极管(APD)研制了200 MHz工作频率的近红外高速单光子探测器,LC低通滤波器采用简单的7阶椭圆函数滤波电路设计,探测器驱动采用脉冲门控电路及880 MHz、175 MHz低通滤波电路。在-40 ℃工作条件下,探测器探测效率、暗计数率、后脉冲概率典型值分别为11.8%、2.22×10^-6/gate、1.89%。探测效率为10%时,随工作温度升高,探测器暗计数率增大,后脉冲概率则减小。在保证工作温度及门控幅值不变的条件下,随着APD反向直流偏压的升高,探测效率逐渐增大并趋于一个定值,而暗计数率及后脉冲概率则持续增大。采用相同的滤波器组合及正弦门控也可获得性能良好的1 GHz单光子探测器,在-40 ℃工作条件下,探测器探测效率、暗计数率、后脉冲概率典型值分别为11%、1.9×10^-6/gate、1.48%。 展开更多
关键词 光电子学 量子通信 单光子探测 电感-电容低通滤波器 雪崩二极管
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大气悬浮颗粒物粒谱分析研究 被引量:2
9
作者 连悦 刘文清 +1 位作者 张天舒 刘建国 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期78-82,共5页
本文对大气悬浮颗粒物的测量是利用半导体激光器,通过镜片组形成双光斑,当颗粒物经过双光斑时发生散射,由雪崩二极管检测散射光形成双峰信号,双峰间距即为待测粒子通过双光斑时的飞行时间,利用飞行时间可得到相应的粒径大小.大量的实验... 本文对大气悬浮颗粒物的测量是利用半导体激光器,通过镜片组形成双光斑,当颗粒物经过双光斑时发生散射,由雪崩二极管检测散射光形成双峰信号,双峰间距即为待测粒子通过双光斑时的飞行时间,利用飞行时间可得到相应的粒径大小.大量的实验表明空气中的粒谱呈正态高斯分布,这点与理论分析结果相一致. 展开更多
关键词 飞行时间 粒径 雪崩二极管 气溶胶 粒谱分布
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基于雪崩二极管的太赫兹高次谐波混频器 被引量:2
10
作者 朱忠博 赵明华 +1 位作者 李可 樊勇 《空间电子技术》 2013年第4期44-47,98,共5页
文章介绍了一种基于雪崩二极管的太赫兹高次谐波混频器。雪崩击穿效应中的非线性特性能够引起高次谐波的频率变换效应。这种特性使雪崩二极管能够应用于毫米波及太赫兹频段的高次谐波混频。文章基于雪崩击穿效应中的非线性特性产生高次... 文章介绍了一种基于雪崩二极管的太赫兹高次谐波混频器。雪崩击穿效应中的非线性特性能够引起高次谐波的频率变换效应。这种特性使雪崩二极管能够应用于毫米波及太赫兹频段的高次谐波混频。文章基于雪崩击穿效应中的非线性特性产生高次谐波的频率变换效应,提出将雪崩二极管应用于太赫兹频段的高次谐波混频,并从理论上分析高次谐波特性及其电路结构。16次谐波混频器获得了15dB的变频损耗,实验结果表明雪崩管高次谐波混频技术是一种极具应用价值的技术。 展开更多
关键词 雪崩二极管 高次谐波 混频器
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InGaAs/InP单光子探测器的研制 被引量:1
11
作者 刘云 李源 +4 位作者 徐焕银 李风雨 马伟 曹德良 朱向冰 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期573-577,共5页
InGaAs/InP单光子探测器是量子密钥分配系统中的重要器件,为了实现InGaAs/InP单光子探测器的国产化,本文采用国产元器件研制了一种InGaAs/InP单光子探测器,包括雪崩二极管、单片机模块、温控模块、偏置电压模块、门控信号模块和小信号... InGaAs/InP单光子探测器是量子密钥分配系统中的重要器件,为了实现InGaAs/InP单光子探测器的国产化,本文采用国产元器件研制了一种InGaAs/InP单光子探测器,包括雪崩二极管、单片机模块、温控模块、偏置电压模块、门控信号模块和小信号处理模块,编写了程序。实验表明,在100 MHz门控条件下且制冷温度为-45℃时,探测器的最大探测效率约为25%,当探测效率为10%时,暗计数率约为5.8×10^-6/ns,后脉冲率仅为1%。本文研制的单光子探测器能够满足国产仪器设备的要求,对保障我国重点领域信息数据的安全具有显著的价值。 展开更多
关键词 单光子探测器 国产化 雪崩二极管
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2.8kV、140ps高压电脉冲的产生
12
作者 山冰 刘进元 常增虎 《电子科学学刊》 CSCD 1997年第3期428-430,共3页
研制了雪崩二极管脉冲成形电路,简述了此电路的工作原理,用此线路产生了幅度2.8kV、宽度140ps的高压电脉冲。
关键词 脉冲成形电路 雪崩二极管 高压皮秒电脉冲
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基于多双漂移雪崩倍频管太赫兹功率合成方法
13
作者 王珊珊 余晓川 朱忠博 《太赫兹科学与电子信息学报》 北大核心 2020年第4期556-559,594,共5页
太赫兹源辐射功率较低已成为制约太赫兹科学技术发展的主要瓶颈问题。为有效提高太赫兹源辐射功率,提出了基于多双漂移雪崩管的分立腔体倍频方法,在此基础上设计和实现波导结构的太赫兹功率合成器。在倍频器的输入端对各独立激励源的中... 太赫兹源辐射功率较低已成为制约太赫兹科学技术发展的主要瓶颈问题。为有效提高太赫兹源辐射功率,提出了基于多双漂移雪崩管的分立腔体倍频方法,在此基础上设计和实现波导结构的太赫兹功率合成器。在倍频器的输入端对各独立激励源的中频信号进行移相,完成倍频输出的精确相位控制,从而实现各单元输出的太赫兹信号同相位合成,提高功率合成效率,避免使用太赫兹频段移相器等部组件的问题,降低实现复杂度,易于实现。仿真和实测结果表明,4路激励源太赫兹功率合成器的合成效率约79%~89%。 展开更多
关键词 太赫兹 功率合成 雪崩二极管 倍频
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InGaAs单光子探测器传感检测与淬灭方式 被引量:12
14
作者 郑丽霞 吴金 +3 位作者 张秀川 涂君虹 孙伟锋 高新江 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期218-226,共9页
针对InGaAs单光子雪崩光电二极管(SPAD)的光电感应特性,研究了基于门控主动式淬灭的SPAD动态偏置控制和电路实现的策略.采用门控主动淬灭控制可降低淬灭时间,有效抑制暗计数和后脉冲效应.接口感应检测电路采用标准互补金属氧化物半导体(... 针对InGaAs单光子雪崩光电二极管(SPAD)的光电感应特性,研究了基于门控主动式淬灭的SPAD动态偏置控制和电路实现的策略.采用门控主动淬灭控制可降低淬灭时间,有效抑制暗计数和后脉冲效应.接口感应检测电路采用标准互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺进行制造,而SPAD则采用非标准CMOS工艺.利用铟柱互连混合封装工艺实现SPAD与感应接口电路的协同工作.在低温-30?C的条件下,实现了SPAD光触发雪崩电流信号的提取和快速淬灭.研究了感应电阻和临界检测电压对传感检测电性能的影响,并采用简单电路结构实现状态检测,实测得到的SPAD恢复时间、传输延时分别为575,563 ps,淬灭时间为1.88 ns,满足纳秒级精度传感检测应用的需要. 展开更多
关键词 单光子雪崩二极管 盖革模式 门控 主动淬灭
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基于嵌入式硬盘指示灯的可见光通信系统 被引量:11
15
作者 荣新驰 王超 +2 位作者 任嘉伟 汪涛 朱义君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第18期41-49,共9页
研究了基于发光二极管(LED)指示灯的可见光通信系统。在发送端,采用嵌入式个人电脑的硬盘指示灯,搭建硬件实验平台,采集数据并进行统计分析,得到信号模型的参数。在接收端,采用单光子雪崩二极管(SPAD)作为接收机,以提高接收机的灵敏度,... 研究了基于发光二极管(LED)指示灯的可见光通信系统。在发送端,采用嵌入式个人电脑的硬盘指示灯,搭建硬件实验平台,采集数据并进行统计分析,得到信号模型的参数。在接收端,采用单光子雪崩二极管(SPAD)作为接收机,以提高接收机的灵敏度,扩展系统的通信距离。针对时钟漂移问题,提出一种脉冲宽度长-短键控(PWLSK)调制方案来代替传统的开关键控(OOK)方案,并通过硬件实验进行了验证。实验结果表明,在实验条件下,OOK调制方案的误码率(BER)始终无法降至10^-4以下,难以满足通信需求。并且在仿真实验中,OOK调制对环境光的强度更敏感,只有在环境光小于1 lx时才能降至10^-5以下。而PWLSK调制方案则可以在环境光强度更高的复杂环境下降低BER。所提方案可以实现即时消息、文件或语音信号的传输。 展开更多
关键词 光通信 可见光通信 发光二极管 单光子雪崩二极管 时钟漂移 误码率分析
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实时激光通信用自由运行InGaAs/InP单光子探测器(特邀)
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作者 童启夏 雷勇 +7 位作者 申向伟 谌晨 陈伟 赵江林 任丽 崔大健 汪亮 蔡善勇 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第7期142-149,共8页
为实现高速、高灵敏度、低成本的激光通信,优化改进一种新的InGaAs/InP单光子雪崩二极管(SPAD)以更好地使其应用于单个单光子探测器(SPD)探测的近红外激光通信系统。与上一代相比,优化各层结构的同时,在其中加入了介质-金属反射层并改... 为实现高速、高灵敏度、低成本的激光通信,优化改进一种新的InGaAs/InP单光子雪崩二极管(SPAD)以更好地使其应用于单个单光子探测器(SPD)探测的近红外激光通信系统。与上一代相比,优化各层结构的同时,在其中加入了介质-金属反射层并改进了双Zn扩散工艺。在1.25 GHz高频正弦门控(SWG)工作模式、225 K温度和6 V偏置下,所制备的InGaAs/InP SPAD实现了光子探测效率(PDE)为30%、暗计数率(DCR)为3 kHz和后脉冲概率(Pap)为2.4%的单光子性能。将基于高性能SPAD制备的自由运行负反馈雪崩二极管(NFAD)作为接收机,应用到已有实时激光通信系统中,实验得到了单个NFAD的激光通信性能参数。结果表明,在使用4进制脉冲相位调制(4PPM)方案中,在1 Mbit/s比特率条件下,单个InGaAs/InP NFAD具有1.1×10^(−5)误码率和−69.6 dBm灵敏度。 展开更多
关键词 INGAAS/INP 单光子探测器 单光子雪崩二极管 负反馈雪崩二极管 光子探测效率 激光通信
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单光子雪崩二极管猝熄电路的发展 被引量:6
17
作者 王忆锋 马钰 《电子科技》 2011年第4期113-118,共6页
单光子雪崩二极管(SPAD)是工作在击穿电压上的雪崩光电二极管(APD)。对于极弱光学信号的探测,例如超高音速飞行器早期预警的应用,SPAD可能是理想的探测器选择。SPAD必须与猝熄电路配套工作。基于pn结等效电路模型,分析了适用于SPAD雪崩... 单光子雪崩二极管(SPAD)是工作在击穿电压上的雪崩光电二极管(APD)。对于极弱光学信号的探测,例如超高音速飞行器早期预警的应用,SPAD可能是理想的探测器选择。SPAD必须与猝熄电路配套工作。基于pn结等效电路模型,分析了适用于SPAD雪崩猝熄的基本电路结构,例如被动、主动以及混合猝熄电路等。对于SPAD器件测试和筛选来说,被动猝熄电路简单适用,但其局限性也较大。主动猝熄电路可以充分利用SPAD的性能。混合方案则是设计简单紧凑电路或者满足特殊应用要求的有效方法。介绍了SPAD猝熄电路的工作原理、研究进展以及性能指标。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管 单光子雪崩二极管 猝熄电路 高超音速飞行器
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集成型快速主动淬灭InGaAsP近红外单光子探测器 被引量:7
18
作者 刘俊良 许伊宁 +3 位作者 董亚魁 李永富 刘兆军 赵显 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期355-362,共8页
针对1.06μm单光子探测应用,研制了基于InGaAsP/InP单光子雪崩二极管(SPAD)的集成型快速主动淬灭近红外单光子探测器。在制冷封装中集成关键淬灭元件并优化SPAD驱动电路,使得所研制的探测器具有极短的淬灭延迟,同时实现了较低的功耗和... 针对1.06μm单光子探测应用,研制了基于InGaAsP/InP单光子雪崩二极管(SPAD)的集成型快速主动淬灭近红外单光子探测器。在制冷封装中集成关键淬灭元件并优化SPAD驱动电路,使得所研制的探测器具有极短的淬灭延迟,同时实现了较低的功耗和紧凑的设计。探测器具有良好的综合性能,在-30℃、10%探测效率、100 ns死时间条件下,后脉冲概率约为10%,暗计数率约为1 kHz;最短死时间低至50 ns,最大可用探测效率达30%。所研制的探测器采用105μm/125μm多模光纤耦合,尺寸仅为63 mm×54 mm×44 mm,且集成了门控、参数控制和时间相关单光子计数等功能,适用于体积受限的单点和多波束激光雷达系统。 展开更多
关键词 量子光学 单光子探测器 单光子雪崩二极管 主动淬灭 后脉冲 近红外
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单光子激光雷达技术发展现状与趋势 被引量:1
19
作者 赵浴阳 周鹏飞 +4 位作者 解天鹏 姜成昊 蒋衍 赵政伟 朱精果 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期6-27,共22页
随着单光子探测器件及技术的快速发展,具有光子级高灵敏度探测能力的单光子激光雷达已成为研究热点,并在遥感测绘、智能驾驶和消费电子等领域发挥日益重要的作用。本文聚焦于采用单光子雪崩光电二极管探测器的激光雷达技术与系统,介绍... 随着单光子探测器件及技术的快速发展,具有光子级高灵敏度探测能力的单光子激光雷达已成为研究热点,并在遥感测绘、智能驾驶和消费电子等领域发挥日益重要的作用。本文聚焦于采用单光子雪崩光电二极管探测器的激光雷达技术与系统,介绍了脉冲累积、编码调制和啁啾调制三种单光子激光雷达探测原理。考虑到单光子探测器与处理算法的重要性,概述了单光子探测器的发展现状,以及典型的信号处理算法,并梳理了单光子激光雷达在远距离探测、复杂场景探感、星载/机载测绘遥感、智能驾驶导航避障和消费电子3D感知等领域的应用情况和典型系统实例。最后,分析展望了单光子激光雷达技术在器件、算法、系统和应用领域的未来发展趋势及面临的潜在挑战。 展开更多
关键词 激光雷达 信号处理 光子计数 单光子雪崩光电二极管
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用于LiDAR的16×1列阵CMOS单光子TOF图像传感器(英文) 被引量:7
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作者 曹静 张钊 +2 位作者 祁楠 刘力源 吴南健 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期25-34,共10页
设计了一款用于激光雷达的CMOS单光子飞行时间图像传感器.该传感器集成了16个结构优化的单光子雪崩二极管像素和一个双计数器结构的13-bit时间数字转换器电路.每个像素单元包括一个新型的主动淬灭-恢复电路.该设计通过优化器件的保护环... 设计了一款用于激光雷达的CMOS单光子飞行时间图像传感器.该传感器集成了16个结构优化的单光子雪崩二极管像素和一个双计数器结构的13-bit时间数字转换器电路.每个像素单元包括一个新型的主动淬灭-恢复电路.该设计通过优化器件的保护环来降低器件的暗噪声;带有反馈回路的主动淬灭-恢复电路用于降低死时间;时间数字转换器采用双计数器结构来避免计数器的亚稳态导致的计数错误.基于CMOS180nm标准工艺制作了该传感器.测试结果表明:在1V的过偏压下,单光子雪崩二极管列阵的中值暗计数率为8kHz;在550nm波长光照下探测效率最高,为18%;设计的主动淬灭-恢复电路将死时间有效降低至8ns;时间数字转换器的分辨率为416ps,帮助整个系统实现厘米级距离分辨率.该传感器在0.5m距离下实现了空间分辨率为320×160的深度图像,其测距的最大非线性误差为1.9%,准确度为3.8%. 展开更多
关键词 单光子雪崩二极管 CMOS工艺 飞行时间测量 激光雷达 时间数字转换器
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