雪崩光电二极管恒虚警率控制在激光成像系统中的应用

雪崩光电二极管以其接收灵敏度高，响应速度快等优点，常用于扫描式激光成像系统中，由于雪崩光电二极管的工作电压随背景和温度的变化而变化，因此正确设置其工作偏压，对充分发挥接收系统的探测灵敏度是重要的。主要讨论采用恒虚警率控制法自动设置雪崩光电二极管的偏压，调整噪声门限以获得光电接收系统最佳工作状态。     

可作光子计数的雪崩光电二极管

对于光电倍增管不适用的高灵敏度弱光探测应用，存在一种固体替代器件，即雪崩光电二极管。这种器件在半导体内产生光电倍增，而光电倍增管在真空中产生电子倍增。雪崩光电二极管具有与半导体技术有关的微型化优点。由于这种器件能对单光子计数和探测很短时间间隔，它们已在光雷达、测距仪探测器和超灵敏光谱学方面找到日益增长的应用。另外，雪崩光电二极管在光纤通讯方面正与PIN光电二极管相竞争。雪崩光电二极管如何工作与任何光电二极管，样，雪崩光电二极管中由两类半导体组成的p-n结只允许电流在一个方向流动。光电二极管由一个掺有…     

长波长高速雪崩光电二极管的理论研究

本文以现有的理论研究和实验研究的结果为依据,提出了长波长高速及超高速雪崩光电二极管(APD)的两设计原则:一是在雪崩管内建立合理的电场强度分布;二是尽可能减少电寄生。这是得到高速或超高速响应、高量子效率以及低噪声性能的根本途径。     

雪崩光电二极管对空激光测距接收机

根据雪崩光电二极管最佳应用理论设计出一种新的激光测距接收机,其特有的雪崩管工作电压建立方式,使它能在很宽的温度范围内工作,具有极强的背景辐射环境适应性,已成功地用于对空激光测距。     

超晶格雪崩光电二极管

已经提出了几种可以提高载流子离化率比的超晶格雪崩光电管:量子阱雪崩光电管、台阶型雪崩光电管和掺杂量子阱雪崩光电管。这几种器件都主要是利用异质界面带隙突变导致的电子离化几率相对于空穴离化几率的显著增大,从而可以获得低的雪崩噪声和高的增益—带宽乘积。本文概述了这几种器件的结构、工作原理以及结构参量对器件性能的影响。     

如何选用雪崩光电二极管

如何选用雪崩光电二极管光学测量在各种科学、医学和工业应用中起着重要作用。简单光学系统用廉价光电池进行光探测，但许多应用要求有较高灵敏度和精度。传统方法是用光电倍增管获得高灵敏度。然而，光子水平灵敏的光电倍增管价格高昂，而且易碎、对磁场灵敏、与尺寸大小...     

激光雷达中雪崩光电二极管的智能应用

本文以激光雷达为应用目标,提出单片机反馈控制方案,智能化地调整雪崩光电二极管（ＡＰＤ）的工作状态,主要是在实时监测噪声和环境温度的条件下,自动设置ＡＰＤ的反向工作电压以得到最大信噪比,自动调整滤出噪声的最低门限电压以利于有效信号的探测,从而保证系统安全可靠地工作,并达到最佳性能。     

高速InP/InGaAs雪崩光电二极管

采用分层吸收渐变电荷倍增(SAGCM)结构,通过两次扩散、多层介质淀积、AuZn p型欧姆接触、AuGeNi n型欧姆接触等工艺,设计制造了正面入射平面InP/InGaAs雪崩光电二极管,器件利用InGaAs做吸收层,InP做增益层,光敏面直径50 μm;测试结果表明器件有正常的光响应特性,击穿电压32～42 V,在低于击穿电压2 V左右可以得到大约10A/W的光响应度,在0到小于击穿电压1 V的偏压范围内,暗电流只有1 nA左右;器件在2.7 GHz以下有平坦的增益.     

激光测距应用中雪崩光电二极管最佳工作状态的再研究

回顾了雪崩光电二极管最佳工作状态的确定方法。根据R.J.McIntyre给出的关于达通型雪崩光电二极管的噪声谱密度结果,分析了不同背景下,确定最佳工作状态的最佳噪声分配比的特性,并给出了实验结果。给出了不但能确定和保持雪崩光电二极管的最佳工作状态,而且可以保持恒定的虚警率的实用方法。     

4H-SiC 雪崩光电探测器中倍增层参数的优化模拟

应用ATLAS模拟软件,设计了吸收层和倍增层分离的（SAM）4H-SiC 雪崩光电探测器（APD）结构。分析了不同外延层厚度和掺杂浓度对器件光谱响应的影响,对倍增层参数进行优化模拟,得出倍增层的最优化厚度为0.26μm,掺杂浓度为9.0×1017cm^-3。模拟分析了APD的反向IV特性、光增益、不同偏压下的光谱响应和探测率等,结果显示该APD在较低的击穿电压66.4V下可获得较高的倍增因子105;在0V偏压下峰值响应波长（250nm）处的响应度为0.11A/W,相应的量子效率为58%;临近击穿电压时,紫外可见比仍可达1.5×103;其归一化探测率最大可达1.5×1016cmHz ^1/2 W^-1。结果显示该APD具有较好的紫外探测性能。     

激光高度计接收脉冲回波信号分析器

激光高度计接收脉冲回波是叠加有噪声的多重非高斯波形,有效提取非高斯波形的统计参量对于反演目标高度和种类信息是十分关键的。基于接收脉冲回波信号的特点,利用广义高斯函数模型完成接收脉冲回波信号的数学建模。通过对接收脉冲回波的平滑滤波和初始参数获取,并采用非线性最小二乘算法,开发了一种提取接收脉冲回波统计参量的波形分析器。利用波形分析器对仿真的回波波形进行了处理,结果表明,对于15 dB的单个广义高斯波形,其统计参量的最大提取误差不超过1%。随着广义高斯分量个数的增加以及回波信噪比的降低,统计参量的提取误差有所增加。利用波形分析器能够有效地提取回波波形的统计参量,为反演目标信息提供数据依据。     

激光测高技术的发展趋势

激光测高技术作为一种的先进测量手段,已广泛应用于地形地貌测绘、地球科学研究、航天工程、城市规划、森林资源调查等诸多方面。虽然激光测高技术已相对成熟,但随着激光技术的发展和应用需求的拓展,激光测高技术仍有很大的发展空间。通过对国外近期研制或正在研究的几个具体激光测高设备的介绍和分析,总结了激光测高技术的一些典型技术特点和发展趋势,介绍了多光束发射和接收、单光子探测、多回波测量和多功能集成等技术在激光测高仪的应用。这对开展新型激光测高技术的研究具有一定参考价值。     

激光测高系统中基于GP1的飞行时间测量

激光测高仪是测量激光脉冲的飞行时间来获得测高仪与探测目标之间的距离,因此激光飞行时间测量的准确性是衡量其系统能力的根本指标.采用了一种专用的时间数字转换芯片设计了时间间隔测量模块,它采用延时线技术,测量频率快,时间分辨率高,受外界环境干扰小,完全适合激光测高的要求.在给出软硬件实现方法的同时,也给出了测量结果.     

对地观测星载激光测高系统高程误差分析

星载激光测高系统通过接收卫星平台激光器发出的激光脉冲经地表反射的微弱回波,计算卫星与地表的距离;结合卫星轨道和姿态数据,生成激光脚点精确地理位置和高程结果.其高程误差主要受器件、环境和目标参数影响,目前还没有完整描述对地观测星载激光测高系统平面和高程误差的数学模型.简化并完善了针对固体地表的激光测距误差模型,建立了完整的激光脚点平面和高程误差模型.利用高程精度和空间分辨率更高的机载Lidar数据评估了星载激光测高系统GLAS实测数据的高程偏差,评估结果符合所建误差模型.在较平坦的冰盖表面,GLAS系统高程精度可以达到设计值约15 cm.研究内容对测高系统高程误差评估和系统参数设计具有参考意义.     

激光测高仪高斯回波分解算法

地球表面地形的复杂多样可对激光测高仪回波波形产生显著影响,造成多峰叠加形状,该波形通过经典的阈值比较或重心点等算法很难精确得到激光足印内每个反射面的海拔高度。通过高斯分解法把测高回波波形分解成一系列连续的高斯波形,通过拟合得到每个高斯波形的宽度、中心点、幅度等基本参数来估计激光足印内起伏地形的不同反射面的海拔高度。将该算法应用于激光测高仪原理样机,并通过采集不同地形的多模回波数据对该算法进行了验证。     

背景辐射功率对星载激光高度计信噪比的影响研究

"嫦娥一号"卫星的有效载荷激光高度计通过测量发射与接收信号之间的时间间隔,获得星-月距离数据.本文分析了背景辐射功率、倍增因子与激光高度计最佳信噪比之间的关系,并利用积分球进行了不同背景辐射功率下的信噪比试验,验证了背景辐射功率以及雪崩二极管倍增因子对接收系统信噪比的影响.结果表明,在不同的背景辐射功率条件下,存在不同的最佳倍增因子,使接收系统获得最大信噪比.     

飞秒激光诱发硅PIN光电二极管饱和特性的实验研究

实验研究了不同脉冲能量的飞秒激光诱发硅PIN光电二极管瞬态响应信号的特性。发现了探测器响应瞬态响应信号相继出现了三个明显的相位,深入讨论了飞秒激光诱发的高注入载流子在瞬态响应信号演化过程中所起的作用。结果表明,高注入载流子产生的空间电荷屏蔽效应是导致瞬态响应信号呈现三个相位的主要因素,它导致瞬态响应信号的持续时间主要取决于载流子双极扩散的速度。增加飞秒激光的脉冲能量会进一步延长探测器瞬态响应信号的持续时间。因此,飞秒激光会削弱探测器的工作性能,尤其是在高速信号探测中的工作性能。     

星载激光测高仪大气传输延迟对测距精度的影响

地球表层的大气折射可对激光测高仪的激光脉冲传输造成延迟,该延迟对激光飞行时间的测量精度以及地球表面三维轮廓的监测造成显著影响.因此,激光测高仪测距精度需要通过大气传播误差函数进行修正.着重讨论了激光脉冲基于天顶延迟的计算方法和相关映射函数模型的选择,并采用NMF连分式映射函数分别对干项和湿项进行计算.结果表明,在1.0...     

大气传输介质引起的激光测高仪回波能量衰减分析

阐述了大气传输介质引起激光测高仪回波能量衰减的机制;采用中纬度地区晴朗和霾雾天气下标准大气模式数据,计算了各衰减因素对1.064μm和0.86 μm激光的影响程度和大气斜程透射率随测高仪平台倾角的变化情况.为测高仪设计和对地观测应用提供了依据.