光纤传感系统中APD增益温漂的动态补偿研究

为实现对雪崩光电二极管(APD)增益温漂的动态偏压补偿, 设计了高精度的ADC和DAC电路系统,对APD可以达到毫伏级的偏压控制精度和0.2 ℃的温度采样精度.依托光纤传感系统并运用数据采集与处理技术获得了在APD增益比较稳定的条件下其偏压与温度之间的线性关系以及增益温漂误差的偏压补偿公式,应用时传感系统能够实时补偿增益的温漂并且具有足以满足系统要求的补偿精度.     

基于后向喇曼散射测温系统APD最佳雪崩增益分析

本文对基于后向Raman散射分布式光纤测温系统中APD的最佳雪崩增益Mopt进行了分析。文中系统讨论了APD雪崩增益和入射光功率、APD的工作温度和APD的偏置电压等的关系。提出了一套温度控制加偏压调节保持最佳雪崩增益的方法,并给出了偏压调节方程式。最后,针对系统提出了系统APD最佳雪崩增益的概念,给出了具体计算方法。实验结果证明分析是合理、正确的。     

基于单片机多模式控制的APD偏压电路模块设计

针对雪崩光电二极管(APD)应用多样化的需求,提出多模式控制的APD偏压电路模块设计方案。基于APD工作原理,分析了APD增益系数、反向偏置电压、工作温度三者之间的关系,设计了具有多模式工作的APD偏压模块硬件电路,开展了详细的单片机软件功能设计。结合雪崩光电二极管进行了实验验证,结果表明在-40~+60℃温度范围内,该偏压电路模块具有温度补偿及多模式切换功能,输出电压偏差小于0.5 V,纹波小于100 mV,可实现APD多模式工作,满足工程化应用需要。     

室内可见光通信APD 探测电路的设计与实现

室内可见光无线通信技术是随着白光LED 照明技术的发展而兴起的无线光通信技术。在分析目前的可见光通信技术基础上,针对室内可见光通信系统的应用需求,设计了雪崩光电二极管(APD)探测电路组件。首先阐述了APD 探测电路的工作原理,其次详细设计并分析了系统各组成部分的电路结构及其功能,最后对所设计的用于室内可见光通信接收子系统的探测组件进行了相关实验测试。实验结果表明:设计有效可行,APD 探测电路具有增益高、带宽宽、温控可靠、稳定性好等优点,对室内可见光通信系统有很好的应用价值,为室内可见光通信系统进一步研究提供依据。     

用AC1056实现对雪崩光电二极管温漂的偏压补偿

雪崩光电二极管(APD)的增益严重地受到温度的影响.AC1056是一款多功能的12位A/D板,具有A/D转换和D/A控制的功能.利用它得到了具有相当精度的对APD偏压和温度的采集和具有高精度的对APD偏压的控制,从而获得了在维持APD增益比较恒定的条件下其温度和偏压之间的关系,并在应用中实现了对APD温度漂移的偏压补偿.     

一种高精度低功耗的APD偏置电压模块设计

设计了一种具有升压和自动温度漂移补偿功能的雪崩光电二极管(APD)偏置电压模块,该模块包含正反馈振荡器、高频全波整流电路和温度补偿器.正反馈振荡器实现DC/AC的变换,并通过变压器进行电压放大;高频全波整流电路通过AC/DC变换输出直流高压;温度补偿器通过模拟温度传感器自动补偿APD的温度漂移.该模块大小为1.7 cm×2.7 cm,最大功耗为100 mW,输出电压在0～372 V连续可调,且最大纹波不超过0.004％,通过对模块中元器件参数的调整,能够对任意型号的APD进行电压偏置和温度补偿,偏置电压最大偏差不超过0.005％.     

2×8低噪声InGaAs/InP APD读出电路设计

对In0.53Ga0.47As/InP雪崩光电二极管(APD)探测器进行了特性分析.以大阵列研究为基础,结合器件特性设计了一个2×8低噪声读出电路(ROIC),电路主要由电容反馈互阻放大器(CTIA)和相关双采样(CDS)电路单元构成,并对读出电路的时序、积分电容等进行了设计.电路采用0.6 μm CMOS工艺流片,芯片面积为2 mm×2 mm,电荷存储能力为5×107个,功耗小,噪声低,设计达到预期要求.     

中波碲镉汞雪崩光电二极管(APD)增益特性

采用不同工艺制备了中波碲镉汞雪崩二极管(HgCdTe APD)器件,利用不同方法对其结特性和增益随偏压变化关系进行了表征,并基于Beck模型和肖克莱解析式进行了拟合分析。结果表明,不同工艺制备的APD器件饱和耗尽区宽度分别为1.2μm 和2.5μm,较宽的耗尽层有效抑制了高反偏下器件的隧道电流,器件有效增益则从近100提高至1000以上。采用拟合HgCdTe APD器件增益-偏压曲线获得了较好的效果,且拟合得到的参数与Sofradir的Rothman的结果相似。     

碲镉汞APD平面型PIN结构仿真设计研究

碲镉汞(HgCdTe)线性雪崩焦平面因其相对低的过剩噪声、较小的工作电压、线性可调等优点,得到了广泛关注。基于电子雪崩中波HgCdTe PIN二极管结构,开展暗电流模型和Okuto-Crowell增益模型仿真。通过改变器件材料结构参数模拟不同电压下的暗电流和增益特性。计算讨论了不同I区(本征区)厚度和载流子浓度对器件暗电流和增益的影响。结果表明结区峰值场强的变化会导致直接隧穿(BBT)电流产生率数量级上的剧烈变化;增加I区厚度和降低I区掺杂浓度可有效抑制BBT电流;增益随场强的变化趋势与BBT电流随场强的变化趋势一致;因此抑制BBT电流的措施会造成增益性能的下降,需要优化参数以获得最佳性能。综合考虑暗电流和增益性能,I区的厚度应不小于3μm,I区浓度需控制在5×10¹⁴cm^-3以下。单元中波APD的增益实验结果与仿真数据较好地吻合,表明了理论模型的正确性。     

四象限InGaAs APD探测器的研究

文章中设计的四象限InGaAs雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)的管芯结构采用正入光式平面型结构,而材料结构采用吸收区、倍增区渐变分离的APD结构,在对响应时间、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数.试验结果表明,其响应时间≤1.5 ns,响应度≥9.5 A/W,暗电流≤40 nA,可靠性设计时使PN结和倍增层均在器件表面以下,可有效抑制器件表面漏电流,提高器件的可靠性.     

低耗低纹波可控式APD偏置电路

给出了两种非常适合作为APD偏置电路的高效、低耗、低纹波输出、可控式高压发生电路,同时给出了电路的应用说明.     

APD最佳偏压温度补偿的实现方法

本文在对APD最佳雪崩增益分析的基础上,研究了最佳偏压和温度的关系并给出了温度偏压补偿的具体实现电路。     

基于DS3501的APD偏压温度补偿电路设计

介绍了DS3501的工作原理,针对APD偏置电压需要进行精确温度补偿的要求,设计了一种高精度、宽动态范围的APD偏压自动补偿电路。经实验测试,APD偏压相对误差小于0.25%。将该补偿电路应用于荧光法溶解氧测量系统中,显著提高了系统测量精度,测量结果相对误差小于1%。     

基于TPS40210的APD偏压温补电路设计

介绍了TPS40210的工作原理。利用TPS40210设计的高压偏置电路具有动态范围广、低噪声的优点,滤波后输出纹波小于20mVP-P;基于AD590温度传感器,设计了一种自动温度补偿的APD高压偏置电路,并对电路进行了理论分析和实验验证。结果表明,该电路输出能够根据环境温度变化自动调节偏压输出,使APD工作在稳定增益状态。     

基于ADL5317和LM35的APD偏压温度补偿电路设计

针对分布式光纤测温系统中APD(Avalanche Photodiodes)的反向偏置电压需进行实际温度补偿的要求,利用LM35温度传感器和ADL5317芯片,设计了一种高精度、低功耗、宽动态范围、偏置电压精确且可自动控制的APD偏压温度自动补偿电路。     

分布式光纤喇曼温度传感器的区域标定法

在分布式光纤喇曼温度传感器中,将测量温度范围分成正交的数个区域,用传统解调方法获取待测温度后,判断该温度属于某区域内;用该区域上下边界解调,得两测量温度,取平均值作为测量值。该方法提高了传感器的测量精度和稳定性。实验结果与理论分析一致,传感器的测温误差在±0.05℃内。