光子计数激光脉冲探测应用技术研究
发布时间：2021-06-12 00:56
激光脉冲探测是激光雷达和激光通信应用中一项关键的共性技术,提高激光脉冲探测灵敏度是提升系统性能的重要研究方向。将单光子探测技术应用于激光脉冲探测,可以将系统的探测灵敏度提升至单光子或少光子水平,为激光雷达和通信等方面的发展开拓出新的技术潜力。但是,单光子探测器在激光脉冲探测应用中存在许多技术瓶颈,主要原因是这些应用最早基于线性光电探测发展而来,其光电信号输出与入射光强呈线性关系,具有较大的光强动态范围,可设置合理的阈值抑制背景噪声、甄别信号,而通常的单光子探测器只有“有”或“无”两个光子态输出,不仅容易因强背景光而饱和或损坏,而且无法通过强度识别信号。本文针对这个问题,发展高速和多通道单光子探测技术以及快速甄别信号的时间关联光子计数分析方法,形成适用于激光雷达和通信应用的光子计数激光脉冲探测技术,并且完成了实验验证。论文的主要创新点如下:1.兆赫兹重频光子计数激光脉冲探测技术。首先,针对1.5μm眼安全波段InGaAs/InP APD单光子探测器探测速率低等技术瓶颈,采用吉赫兹正弦门控探测技术,将探测速率提高近2个数量级;其次,采用10 MHz重复频率的激光脉冲,发展多重频光子计数分析...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
TCSPC的光子计数时间分布柱状图
第二章 光子计数激光脉冲探测技术防止击穿 APD。快速淬灭还可以降低载流子的积累，防止后脉冲的形成后脉冲会增加探测器的误报率。(3) 重置（Reset）。在多余载流子释放后，迅速抬高偏置电压至雪崩点以上使得 APD 恢复正常工作，以响应下一次的光子信号。常用的 APD 驱动模式有连续模式和门控模式[82-86]。连续模式是指 APD 的状态是连续的，任何时刻都可以响应入射光子并输出信号。连续模式下有两崩抑制方法，分别为被动抑制电路（passive quenching）和主动抑制电路（actuenching）[87,88]，如图 2.1。
第二章 光子计数激光脉冲探测技术门控驱动模式是在光子入射时将门脉冲信号加载于 APD 两端，使得 APD 偏置电压大于雪崩点，处于工作状态。门脉冲信号结束后，APD 两端电压降低，处于关闭状态。该模式可以有效地降低探测器的暗计数和死时间，但缺点是门脉冲信号的引入会产生尖峰噪声，干扰信号的提取。同时门脉冲信号的时间间隔较长，饱和计数率较低，且需要预知光子的到达时间。2.1.3 吉赫兹正弦门控 InGaAs/InP APD 单光子探测器
本文编号：3225620
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
TCSPC的光子计数时间分布柱状图
第二章 光子计数激光脉冲探测技术防止击穿 APD。快速淬灭还可以降低载流子的积累，防止后脉冲的形成后脉冲会增加探测器的误报率。(3) 重置（Reset）。在多余载流子释放后，迅速抬高偏置电压至雪崩点以上使得 APD 恢复正常工作，以响应下一次的光子信号。常用的 APD 驱动模式有连续模式和门控模式[82-86]。连续模式是指 APD 的状态是连续的，任何时刻都可以响应入射光子并输出信号。连续模式下有两崩抑制方法，分别为被动抑制电路（passive quenching）和主动抑制电路（actuenching）[87,88]，如图 2.1。
第二章 光子计数激光脉冲探测技术门控驱动模式是在光子入射时将门脉冲信号加载于 APD 两端，使得 APD 偏置电压大于雪崩点，处于工作状态。门脉冲信号结束后，APD 两端电压降低，处于关闭状态。该模式可以有效地降低探测器的暗计数和死时间，但缺点是门脉冲信号的引入会产生尖峰噪声，干扰信号的提取。同时门脉冲信号的时间间隔较长，饱和计数率较低，且需要预知光子的到达时间。2.1.3 吉赫兹正弦门控 InGaAs/InP APD 单光子探测器
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