MPPC及其在激光测距中的应用
发布时间：2022-04-27 21:43
多像素光子计数器（Multi-Pixel Photon Counter,MPPC）,亦称硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier,SiPM）,是一种弱光探测器,它能够对单个光子进行响应,具有良好的光子数分辨能力,是与其它探测器相比最突出的特点。MPPC的结构是由几百至几万个工作在盖革模式下的雪崩光电二极管（G-APD）单元并联集成在同一块硅片上构成,所有单元共用电极输出信号,其中每个G-APD单元串联一个几百千欧的高值电阻,主要起雪崩淬灭作用。MPPC因其具有对弱光敏感,能够对单光子进行分辨,体积小,易于集成,不易于受磁场干扰,成本低等优点,逐渐成为弱光探测领域一个研究热点,主要应用于核物理、地形地貌勘测、医学成像、激光测距等领域。本论文主要工作内容和结果包括以下几部分:1.对MPPC的光电特性和超动态范围特性进行了详细的描述与分析。发现了MPPC的超动态范围特性是传统理论所无法解释的,针对该问题,本论文进行了详细地理论推导,给出了合理的机理解释,认为这种超动态范围的现象可能源于非高场区也存在一个比较小的增益,而且理论推导出其增益值大致在250左右。2.便携式MPP...
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 MPPC发展史
1.2 MPPC的研究现状
1.3 常见的激光测距的原理和方法
1.3.1 脉冲激光测距
1.3.2 相位激光测距
1.3.3 干涉激光测距
1.3.4 调频连续波激光测距
1.4 论文研究工作的内容和意义
2 MPPC的工作原理和光电特性
2.1 MPPC的工作原理
2.2 MPPC的主要光电特性
2.2.1 光子探测效率
2.2.2 增益
2.2.3 光学串话特性
2.2.4 伏安特性
3 MPPC的超动态范围现象和机理分析
3.1 MPPC的超动态范围现象
3.2 实验设备和现象描述
3.3 实验结论
3.4 本章小结
4 便携式MPPC模块
4.1 MPPC模块制作原理
4.2 MPPC模块光子计数性能的测试方法
4.3 MPPC模块性能分析
4.4 本章小结
5 MPPC在激光测距中的应用
5.1 MPPC激光测距的实验原理与装置
5.2 激光测距的实验结果
5.3 激光测距系统信噪比的提高
5.4 本章小结
6 总结
参考文献
作者攻读学位期间发表学术论文清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双边带调制的频率扫描干涉型激光测距技术[J]. 陈希伦,王祥传,潘时龙. 光子学报. 2017(06)
[2]SiPM核辐射探测器电路设计[J]. 谭晓明,蒲忠胜,魏志勇,皮本松,王振. 核电子学与探测技术. 2016(04)
[3]基于SiPM的乳腺专用PET探测模块研制与评价[J]. 卢贞瑞,黄先超,李琳,王英杰,周魏,顾笑悦,葛良全,章志明. 核电子学与探测技术. 2016(03)
[4]光电效应伏安特性实验改进研究[J]. 王林香. 大学物理实验. 2016(01)
[5]硅光电倍增器在剂量测量中的应用现状与前景[J]. 陈法国,韩毅,于伟跃,沈华亚. 核电子学与探测技术. 2016(01)
[6]多像素光子计数器（MPPC）的性能测试[J]. 马付平,张广鑫,张高龙,王涛峰. 物理与工程. 2015(04)
[7]硅光电倍增探测器温度特性分析与实验[J]. 戴泽,全林,程晓磊,张艳,王鲲鹏. 飞行器测控学报. 2015(03)
[8]线性调频连续波激光测距仪原理及性能分析[J]. 陈峰,张晓永,尚生华. 计测技术. 2012(04)
[9]SiPM阵列电子特性建模和三维测深仪前端电子学优化[J]. 聂瑞杰,徐智勇,张启衡,王华闯,程华. 光学精密工程. 2012(08)
[10]多像素光子计数器在单光子探测中的应用[J]. 赵帅,郭劲,刘洪波,冯强. 光学精密工程. 2011(05)
博士论文
[1]半导体光电探测器中载流子输运过程研究[D]. 马丽芹.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]新型半导体材料/石墨烯肖特基结光电探测器的制备与性能研究[D]. 张腾飞.合肥工业大学 2017
[2]激光测距研究与设计[D]. 耿捷.北方工业大学 2016
[3]MPPC阵列探测器在卫星激光测距中的应用研究[D]. 和丽娟.中国科学院研究生院(云南天文台) 2016
[4]基于温度补偿的多通道MPPC增益稳定性及一致性研究[D]. 方灿.广西大学 2015
[5]多通道时间相关单光子计数技术的研究[D]. 陈兆东.哈尔滨工业大学 2013
[6]光通信中高性能光探测器的性能分析及其测试方法的研究[D]. 贺达敏.北京邮电大学 2013
[7]雪崩型光电二极管阵列器件的设计与分析[D]. 张际青.南京理工大学 2007
本文编号：3649207
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 MPPC发展史
1.2 MPPC的研究现状
1.3 常见的激光测距的原理和方法
1.3.1 脉冲激光测距
1.3.2 相位激光测距
1.3.3 干涉激光测距
1.3.4 调频连续波激光测距
1.4 论文研究工作的内容和意义
2 MPPC的工作原理和光电特性
2.1 MPPC的工作原理
2.2 MPPC的主要光电特性
2.2.1 光子探测效率
2.2.2 增益
2.2.3 光学串话特性
2.2.4 伏安特性
3 MPPC的超动态范围现象和机理分析
3.1 MPPC的超动态范围现象
3.2 实验设备和现象描述
3.3 实验结论
3.4 本章小结
4 便携式MPPC模块
4.1 MPPC模块制作原理
4.2 MPPC模块光子计数性能的测试方法
4.3 MPPC模块性能分析
4.4 本章小结
5 MPPC在激光测距中的应用
5.1 MPPC激光测距的实验原理与装置
5.2 激光测距的实验结果
5.3 激光测距系统信噪比的提高
5.4 本章小结
6 总结
参考文献
作者攻读学位期间发表学术论文清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双边带调制的频率扫描干涉型激光测距技术[J]. 陈希伦,王祥传,潘时龙. 光子学报. 2017(06)
[2]SiPM核辐射探测器电路设计[J]. 谭晓明,蒲忠胜,魏志勇,皮本松,王振. 核电子学与探测技术. 2016(04)
[3]基于SiPM的乳腺专用PET探测模块研制与评价[J]. 卢贞瑞,黄先超,李琳,王英杰,周魏,顾笑悦,葛良全,章志明. 核电子学与探测技术. 2016(03)
[4]光电效应伏安特性实验改进研究[J]. 王林香. 大学物理实验. 2016(01)
[5]硅光电倍增器在剂量测量中的应用现状与前景[J]. 陈法国,韩毅,于伟跃,沈华亚. 核电子学与探测技术. 2016(01)
[6]多像素光子计数器（MPPC）的性能测试[J]. 马付平,张广鑫,张高龙,王涛峰. 物理与工程. 2015(04)
[7]硅光电倍增探测器温度特性分析与实验[J]. 戴泽,全林,程晓磊,张艳,王鲲鹏. 飞行器测控学报. 2015(03)
[8]线性调频连续波激光测距仪原理及性能分析[J]. 陈峰,张晓永,尚生华. 计测技术. 2012(04)
[9]SiPM阵列电子特性建模和三维测深仪前端电子学优化[J]. 聂瑞杰,徐智勇,张启衡,王华闯,程华. 光学精密工程. 2012(08)
[10]多像素光子计数器在单光子探测中的应用[J]. 赵帅,郭劲,刘洪波,冯强. 光学精密工程. 2011(05)
博士论文
[1]半导体光电探测器中载流子输运过程研究[D]. 马丽芹.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]新型半导体材料/石墨烯肖特基结光电探测器的制备与性能研究[D]. 张腾飞.合肥工业大学 2017
[2]激光测距研究与设计[D]. 耿捷.北方工业大学 2016
[3]MPPC阵列探测器在卫星激光测距中的应用研究[D]. 和丽娟.中国科学院研究生院(云南天文台) 2016
[4]基于温度补偿的多通道MPPC增益稳定性及一致性研究[D]. 方灿.广西大学 2015
[5]多通道时间相关单光子计数技术的研究[D]. 陈兆东.哈尔滨工业大学 2013
[6]光通信中高性能光探测器的性能分析及其测试方法的研究[D]. 贺达敏.北京邮电大学 2013
[7]雪崩型光电二极管阵列器件的设计与分析[D]. 张际青.南京理工大学 2007
本文编号：3649207
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