具有温度补偿的APD数控偏压电路

针对脉冲激光测距机工作环境温度变化和不同测距目标的需要,设计了一种具有温度补偿功能的雪崩光电二极管（APD）数控偏压电路,并对电路系统进行了理论分析和试验验证。结果表明,电路系统输出电压不仅可以有效地减少环境温度对APD增益的影响,而且能够根据上位机指令调节偏压大小,保证APD处于最佳工作状态,使测距机性能得到优化。     

高耐压和低暗计数SiC紫外雪崩光电二极管

碳化硅（SiC）雪崩光电二极管（APD）是一种独具优势的微弱紫外光探测器,其过偏压承受能力是确保器件可靠工作的一个重要因素。本工作设计并制备了穿通型SiC吸收层-电荷控制层-雪崩倍增层分离（SACM）APD。基于这种结构,器件电场从雪崩倍增层向吸收层扩展,从而减小了雪崩倍增层内电场强度变化率,最终将器件过偏压承受能力提高到10 V;得益于吸收层的分压,雪崩倍增层的电场强度得到有效降低,载流子隧穿可能性减小,这能够有效降低器件暗计数,从而有利于提高器件探测灵敏度;此外,设计的SiC SACM APD倾斜台面仅刻蚀到雪崩倍增层上表面,这能够让器件填充因子提高至约60%,显著改善了深刻蚀导致的传统SACM结构有效光敏区域减小的问题。     

一种光电探测器电路的设计

简介一种以锗雪崩光电二极管(APD)为光电转换器件的探测器电路的工作原理,详细介绍电路各组成部分的设计要求和设计要点.该电路可用于光学测距和微弱光的探测装置.     

基于背向喇曼散射的分布式光纤温度传感器APD最佳雪崩增益的分析

本文分析了基于背向喇曼散射的分布式光纤温度传感器中光电接收用雪崩光电二极管雪崩增益对接收电路信噪比的影响,给出了使传感系统接收电路输出信号信噪比最大这一最佳意义下APD雪崩增益的表达式并进行了分析,实验结果和理论分析基本一致.     

用于红外单光子探测的雪崩光电二极管传输线抑制电路模型的理论分析

结合利用雪崩光电二极管(APD)进行红外单光子探测电路模型的工作原理和特点以及传输线瞬态电脉冲产生的过程,提出了将传输线瞬态过程脉冲发生电路模型用于APD雪崩抑制的一种新方法,该方法可以实现利用APD门模工作方式进行红外单光子探测的过程.主要从理论上计算了红外单光子信号入射APD时,传输线脉冲发生电路模型中负载电阻输出电脉冲的特点,讨论了传输线终端不同边界条件对输出电脉冲的影响,通过理论计算确定了这种利用APD进行红外单光子探测新模型的电路结构与参数,证明了该电路模型用于红外单光子探测APD门模工作方式的 关键词： 红外单光子探测技术 雪崩光电二极管(APD) 抑制电路 传输线瞬态过程     

APD探测器模块性能及噪声检测

为了实现可见光通信系统的探测器模块微小型化,设计并制作了一款50 cm3的温控APD探测器模块,并对模块的稳定性、温控效果和噪声特性进行了检测。结果表明,APD探测器模块的光电流测量平均相对偏差为0.795%;APD探测器的雪崩增益和响应度随着温度的降低而提高;APD探测器电阻的变化影响负载电阻分压,使得过剩噪声因子的测量值远大于真实值,且会随着入射光功率的增大而增大。可以得出结论:提高反向偏置电压与降低温控温度相配合,更有利于弱光信号检测;检测电路中的负载电阻影响APD探测器噪声特性。     

基于双模式探测器的大动态范围激光测距EI北大核心CSCD

开发了一种基于双模式探测的大动态范围激光测距方法.使用基于硅雪崩光电二极管（APD）的单个探测器在线性模式与盖革模式之间切换,实现了平均光子数为1~105的大动态强度范围光信号探测.在此基础上,进行了30m的室内线性探测模式测距和500m的室外盖革探测模式测距实验,利用时间相关单光子计数设备记录的信号详细分析了两种模式测距的时间特性,证明了这种方法可以根据探测距离和背景环境进行探测模式切换,从而实现大动态范围激光测距.并且进一步分析了APD偏置电压的调节对测距系统测量精度以及探测背景噪声的影响.     

基于Royer振荡器的硅基雪崩光电二极管偏压电路

针对雪崩光电二极管（Si-APD）所加偏压需要随环境温度作调整，且偏压电路所需的低纹波低噪声等因素，构建了以Royer振荡器和微控制器为核心的偏压电路。该Si-APD偏压电路以BL8032型同步降压控制器作为Royer振荡器的输入电源，以MS5221M型DAC作为该输入电源的调整单元，以AD8606型集成运放和AD7980型ADC作为Royer振荡器输出电压采样单元，以STM32F103TBU6型微控制器作为计算与时序控制单元。本偏压电路不仅具有温度自适应性，而且具有低纹波、低噪声、低功耗和电气安全隔离的特点，能在9～36 VDC宽输入电压范围和-40～70℃环境下良好工作。     

硅基高灵敏度近红外单光子dTOF探测器

基于0.18μm BCD工艺实现了一种高灵敏度、低暗计数噪声的近红外单光子直接飞行时间（dTOF）探测器。集成的单光子雪崩二极管（SPAD）探测器件采用新型的高压p阱/n+埋层作为深结雪崩倍增区的结构，显著提高了对近红外光子的探测概率；采用低掺杂的外延层作为虚拟保护环，有效减小了器件暗计数噪声。dTOF探测器读出电路采用三步式混合结构的时间数字转换器（TDC），获得了高时间分辨率和大动态范围。测试结果表明，SPAD器件在5 V过偏压下的光子探测概率（PDP）峰值达到45%，在905 nm近红外波长处的PDP大于7.6%，暗计数率（DCR）小于200 Hz。读出电路实现了130 ps的高时间分辨率和258 ns的动态范围，差分非线性度（DNL）和积分非线性度（INL）均小于±1 LSB(1 LSB=130 ps)。该dTOF探测器具有人眼安全阈值高、灵敏度高、噪声低和线性度好的优点，可应用于低成本、高精度的激光雷达测距系统。     

光通信用雪崩光电二极管(APD)频率响应特性研究

吸收层、电荷层和倍增层分离结构雪崩光电二极管(SACM-APD),包括InP/InGaAs、InAlAs/InGaAs和Si/Ge APD是光通信领域近年来研究的热点. 本文基于电路模型,系统比较了不同外延层厚度、不同材料以及不同结构APD的频率响应特性,重点探讨Si/Ge APD吸收层厚度、光敏面大小、寄生参数等各项参数对带宽的影响,仿真结果与实际器件实验数据相符合. 本文的研究成果对SACM-APD的优化设计具有指导意义. 关键词： SACM-APD 电路模型 频率响应     

基于APD线列的单光子探测计数研究

单光子探测系统可以对单个光子进行探测;探测系统含有探测部分、淬灭电路部分和计数部分;探测部分主要由工作在盖革模式下的雪崩光电二极管组成;在盖革模式下的雪崩光电二极管发生雪崩后不能自然停止,淬灭部分主要为了主动抑制雪崩电流,快速降低雪崩电压,以达到提高探测效率,降低错误计数的目的;APD线列产生多个光子脉冲信号,计数部分的主要功能是对多路光子脉冲信号进行计数、显示并且可以控制每路APD的比较电压,保证每路APD淬灭电路的正常工作。     

激光测距中的几种虚警抑制措施

激光测距的关键在于光电微弱信号的检测，如何调和可靠性和灵敏度之间的矛盾是弱检问题的关键。激光测距系统包括主控电路、发射电路、接收电路、计时电路以及其他一些功能电路，其中与虚警的产生和抑制密切相关的部分主要是接收电路和主控电路。从硬件设计和主控电路软件算法两方面，对测距机虚警抑制方法进行了分析，其虚警抑制方法对其他激光测距系统具有普遍意义。     

基于Gm-APD的成像激光雷达目标探测特性

针对采用盖革模式雪崩光电二极管（Gm-APD）作为探测器的成像激光雷达,介绍了其测距原理及3D成像原理,并对如何提高其探测性能的方法进行了分析。以分析Gm-APD触发信号的统计特性为基础,对出现在距离门内不同位置目标的探测概率和虚警概率进行了研究与仿真,结果表明,目标处在距离门最前面时,探测概率受噪声水平影响最小,虚警概率受信号强度影响最大;目标靠近距离门中间位置时,探测概率随噪声水平增大下降缓慢,虚警概率随信号强度增大下降缓慢;目标处在距离门末尾时探测概率受噪声水平影响最大,而虚警概率几乎与回波信号强度无关。     

基于雪崩光电二极管的弱光探测技术研究

通过采用无源抑制方法对雪崩光电二极管的弱光探测技术进行了研究,分析了工作在盖革模式下的InGaAs APD的特性。利用APD两端的偏置电压VB在其雪崩后趋于稳定的特性,确定了其雪崩暗击穿电压,并且在水冷温控系统中,测得了APD雪崩暗击穿电压与温度的关系。结果表明,APD的雪崩暗击穿电压随着温度的上升而增大,光子群(弱光)到达时,APD探测到的在某一幅值处的脉冲数明显增加,其脉冲幅度也将增大。     

盖革模式下反偏压对雪崩光电二极管贯穿特性的影响

利用无源抑制技术,研究了盖革模式下雪崩光电二极管（APD）的电流一电压特性。发现光电流和暗电流的一个显著区别是暗电流不反映贯穿特性,这是光生栽流子和热载流子有不同统计分布的实验证据,也说明在盖革模式下,暗计数增加比光子探测效率增加更快的原因是由于载流子收集效率不同引起的。根据其贯穿特性适当选择盖革模式下APD的反偏压可提高单光子探测器的信噪比。     

单光子探测器APD无源抑制特性研究

为了选择高性能单光子探测器件，采用无源抑制方法对工作在盖革模式下的雪崩光电二极管（APD: avalanche photodiode）特性进行了测量。利用APD两端的电压在雪崩后趋于稳定的特性，获得了一种确定暗击穿电压的方法。特性测量实验结果表明：降低温度能加宽APD的最佳工作区域范围，并提高最佳增益值，从而使APD具有更高的灵敏度。通过对EG&;G系列APD和外延APD暗电流和信噪比特性进行比较，发现外延 APD具有良好的噪声性能和信噪比性能，适用于单光子探测。     

光通信 激光通信

TN929．1 2005053866 月地激光通信系统误码率分析=Bit error rate in lunar- carth optical communication systems[刊,中]／徐科华(哈尔 滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室．黑龙江,哈 尔滨(150001)),马晶…∥半导体光电．-2005,26(1)．- 50-53,57 采用雪崩光电二极管(APD)的Webb-Gaussian模型, 对月地激光链路跟瞄误差和背景光对误码率的影响进行 了理论分析和数值仿真。结果表明,要达到1×10-6的误 码率,跟瞄误差必须控制在15μrad的范围内,脉冲位置调 谐(PPM)字每个时间间隙的背景光子数必须控制在20以 下。同时,对APD的增益系数进行优化也可以降低误码 率。图6参6(严寒)     

一种基于雪崩二极管电容特性提取通讯波段单光子信号的方法

InGaAs/InP雪崩二极管(APD)可用于探测光通讯波段的单光子.APD工作于门模盖革模式时,单个光子引起的雪崩电流信号通常淹没在电容瞬时充放电脉冲中,光电流信号提取困难.本文通过调整实验参数和APD的寄生电容,使雪崩信号与放电脉冲在时域上有效叠加,并由高速比较器将光电流信号直接甄别出来.本文设计的基于InGaAs/InP APD的单光子探测系统,运行稳定,方法简单可靠,说明这种利用APD的电容特性提取单光子信号是一种有效的方法.     

基于双模式探测器的大动态范围激光测距

开发了一种基于双模式探测的大动态范围激光测距方法.使用基于硅雪崩光电二极管(APD)的单个探测器在线性模式与盖革模式之间切换,实现了平均光子数为1~105的大动态强度范围光信号探测.在此基础上,进行了30m的室内线性探测模式测距和500m的室外盖革探测模式测距实验,利用时间相关单光子计数设备记录的信号详细分析了两种模式测距的时间特性,证明了这种方法可以根据探测距离和背景环境进行探测模式切换,从而实现大动态范围激光测距.并且进一步分析了APD偏置电压的调节对测距系统测量精度以及探测背景噪声的影响.     

基于全波形采样的APD阵列激光雷达系统研究

基于全波形采样技术,构建了一套64路APD阵列激光雷达系统.利用分立元件设计了信号处理电路,并使用数据采集卡对电路的输出信号进行全波形采样.通过基于最小二乘的高斯分解法对采集波形数据进行处理,并通过优化后的参量计算分析目标的距离和特性.搭建共光路实验平台,分别测试了全部通道的电路输出波形和测距精度.结果表明,信号处理电...