基于InGaAs盖革模式APD探测器的主动淬灭电路设计

盖革模式(GM)雪崩光电二极管(APD)探测器具有单光子级探测灵敏度,可广泛用于三维成像和测量测绘等领域。针对InGaAs基GM-APD,提出一种用于自由模式探测的主动淬灭电路。该电路采用电容积分方式将雪崩电流转换为电压信号,利用反相器对其进行检测与提取,同时经淬灭支路将雪崩快速淬灭,一定延时后恢复支路使APD重新进入盖革状态;采用施密特触发器以增强淬灭支路的抗干扰能力,防止盖革恢复过程中导致淬灭控制信号的振荡;利用RC延迟电路实现探测器死时间可调。基于SMIC 0.18μm标准CMOS工艺对设计的主动淬灭电路进行了流片,电路芯片与GM-APD互连测试结果表明,该电路可实现对GM-APD的快速淬灭与恢复,淬灭时间约为887 ps,恢复时间约为325 ps,最小死时间约为29.8 ns,满足多回波探测应用要求。

一种高增益、大带宽跨阻放大器的设计

作为激光近炸引信中探测与目标识别核心元件的光电探测器,其性能取决于光电二极管和相应的放大电路。针对引信、制导应用对光电探测器的要求,提出一种新型高增益、大带宽跨阻放大器设计。该跨阻放大器由两级放大电路构成,第1级由两个对称的RGC(Regulated Cascode)结构组成,消除光电二极管漏电流对直流工作点影响,隔离光电二极管寄生电容提升工作带宽;第2级放大电路由3个级联的反相放大器构成,是跨阻放大器的主要增益级;最后以射级跟随器输出,为后续系统提供足够的电压摆幅。该电路基于SMIC 0.35μm标准CMOS工艺设计,仿真结果表明:跨阻增益为110.2 dBΩ,带宽为46.7 MHz,40 MHz处的等效输入噪声电流低至1.09 pA/(Hz)^(1/2),带宽内等效输出噪声电压为5.37 mV。测试结果表明,跨阻放大器增益约为109.3 d BΩ,输出电压信号上升时间约为7.8 ns,等效输出噪声电压大小为6.03 mV,功耗约为10 mW,对应芯片面积为1 560μm×810μm。

APD阵列及其成像激光雷达系统的研究进展

激光雷达(LiDAR)广泛应用于航天器导航、安防监控、3-D测绘、自动驾驶汽车、军事装备及机器人等领域,具有重要的军事和民用价值。雪崩光电二极管(APD)阵列探测技术在LiDAR的发展过程中发挥着至关重要的作用。介绍了LiDAR和APD阵列的应用背景,综述了APD阵列和LiDAR系统的发展历程和最新进展,最后总结了APD阵列探测技术的发展前景和研究趋势。