阵列光电探测器在光电探测靶中的应用研究

针对在外弹道测量弹丸速度及命中靶标的两维坐标参数的光电探测靶,结合探测靶自身结构特点,提出将阵列光电探测器应用于光电探测靶的研制中,改善与提高其探测灵敏度和增大作用视场;对阵列光电探测器存在的探测盲区,提出采用离焦弥散技术,消除探测盲区;分析阵列光电探测器应用在光电探测靶出现的影响探测因素,提出合理改善措施。

高性能二维钙钛矿单晶纳米线阵列光电探测器研究取得进展

有机-无机钙钛矿材料具有优异的光电性质,应用于制备高效率太阳能电池和发光二极管。钙钛矿具备较高的载流子迁移率、较长的寿命和扩散距离,也是一类较为理想的光电探测器材料。但三维钙钛矿暗电流对光电探测器的信噪比有较大影响,发展受到限制。基于多晶薄膜的光电二极管检测器,虽可抑制暗电流,但无法实现较大的光电导增益,器件灵敏度也不理想。近日,中国科学院理化技术研究所博士吴雨辰、中科院院士江雷课题组与天津大学教授付红兵,中科院外籍院士、美国加州大学伯克利分校教授张翔团队合作,制备出高质量的二维钙钛矿单晶纳米线阵列,首次发现二维钙钛矿纳米线的边缘态光电导效应,并实现了目前世界上最高灵敏度的钙钛矿光电探测器。

三角阵列光电探测的双弹丸识别方法

针对工程中3发及以上弹丸同时过幕为极低概率事件,提出一种基于三角阵列探测的双弹丸识别方法。采用光电探测器件搭建三角形测量阵列,配合3个一字线激光器构成双弹丸同时着靶识别系统。建立其测量模型,分析了x、y方向上的理论误差变化规律。静态模拟试验表明:有效探测区域为1 m×1 m,弹丸口径为5.8 mm的条件下,x、y方向上的实际测量误差分别为±3.5 mm与±3.2 mm,可有效地识别间距不小于4.74 mm的同时着靶双弹丸。

CH_(3)NH_(3)PbI_(3)钙钛矿薄膜阵列光电探测器

将光电性能优异、可通过低温溶液法制备的卤化物钙钛矿制成阵列型光电探测器,必将推动其在成像、光通信等领域中的应用。然而,卤化物钙钛矿易被常规溶剂(包括显影液)溶解,导致其与光刻工艺不兼容。自组装单分子疏水层结合光刻工艺的亲水-疏水图形基底制备方法能解决制备过程中极性溶剂与钙钛矿材料不兼容的问题,通过简单的旋涂(极性钙钛矿前驱体溶液仅在亲水图形区域浸润)、低温退火,可以快速获得钙钛矿阵列。CH_(3)NH_(3)PbI_(3)薄膜阵列光电探测器具有良好的光电性能,530 nm光辐照下探测率为4.7×10^(11) Jones,响应度为0.055 A/W。这项工作为制备图案可控的钙钛矿薄膜阵列光电探测器提供了一种简单而有效的策略。

阵列光电探测器的制备方法

该发明专利涉及对阵列光电探测器的改进，属于光电子技术领域。

光电探测器阵列光敏元宽度对谱线峰值位置影响的研究

本文针对采用光电阵列探测器进行信号采集的光谱分析系统 ,分析了探测器阵列光敏元宽度对光谱峰值定位的影响 .指出由于光敏元具有一定宽度 ,导致非对称型光谱峰值的亚象元定位误差 ,并提出用反卷积消除这种误差 .

高速光电探测器阵列实时信号处理系统

高速光电探测器阵列可对脉冲辐射场的时空分布进行高时间分辨连续测量,但对信号处理电路的性能和紧凑性提出了极为苛刻的要求。探测器阵列的信号处理主要包括探测器模拟信号调理前端和高速模拟信号实时采样处理后端。针对32通道1维光电探测器阵列,设计实现了后端实时信号处理系统。该系统采用多通道高速ADC和FPGA实现了探测器模拟信号的12bit量化,采样频率为75 MHz;针对多通道ADC输出的高速串行信号,设计实现了低开销的时钟对齐与帧识别电路,时钟对齐精度为78ps,保证了对多路高速串行数据的正确获取;基于高性能FPGA,实现了对32个采样通道数据的实时处理与存储,信号处理电路的数据获取和实时处理速度达28.8Gb/s。

基于环形光电探测器阵列的表面反射特性测量装置

为了研究喷砂铝板表面的漫反射特性，基于环形光电探测器阵列和精密光学转台，设计了一种材料表面漫反射特性测量装置。该装置采用准直后的光纤激光作为光源，通过调整光学转台来调整激光入射角度，可以测量激光从不同角度入射时材料表面的反射特性。采用该装置对标准漫反射片的反射特性进行了测试，对测量结果进行拟合后显示，表面散射光的1维强度分布符合余弦分布特征，证明该装置设计是合理的。采用该装置测量了某种铝制漫反射片的表面反射特性。结果表明，这种采用喷砂工艺处理的铝板表面在入射角0°～20°范围内基本符合漫反射的特征。

高速OCT应用中光电探测阵列的性能分析

光学相干层析成像（OCT）是一种非接触、无创的新型层析成像技术，它利用弱相干光反射测量技术，对体内生物组织结构进行高分辨率层析成像．笔者利用基于共焦模式的OCT蒙特卡罗仿真模型研究了在OCT系统中高散射生物组织背向散射光的漫反射率，指出满足相干条件的背向散射光强是样品臂入射光强的10^-8～10^-10，具体CCD探测器阵列的分析显示OCT系统高速成像的关键在于提高光电探测阵列的响应灵敏度．如果要实现一定分辨率的视频成像，响应灵敏度必须大于4200V／（μ·cm^-2），这是当前光电探测阵列所无法实现的．

光电阵列动态扫描式弹丸坐标及速度测量方法

针对组合光幕立靶结构中存在的探测精度低、光幕不均匀、结构复杂以及靶面拼接时易重合且测速困难等问题,提出一种光电阵列扫描式坐标及速度的测量方法。采用两排式的多个红外发光管等间距分布组成的阵列作为发光阵列且多个光电二极管等间距分布组成的阵列作为探测阵列,发光阵列与探测阵列交错排布无缝拼接构成光电阵列坐标靶。系统靶面分别依次点亮红外发光管和选通光电二极管且以此循环工作呈动态扫描状态。模拟实验表明,x轴和y轴实际测量误差分别为1 mm和1.1 mm,系统的速度实验最大误差为0.13 m/s,表明光电阵列动态扫描弹丸坐标及速度测量方法可行。

叉状光电探测器阵列电极的设计与优化

针对行波光电探测器阵列(TW-PDA)的传输时延导致各路电信号在输出终端产生相位失配,影响整体频率响应的问题,提出了一种叉状光电探测器阵列(F-PDA)的电极结构.该电极采用对称连接结构代替TW-PDA的逐级连接结构的方法,使得各路光电探测器单元与信号输出终端的距离保持一致,从而克服传统结构中由于传输时延带来的一系列问题.电极的结构参数经HFSS进行设计并优化后,在100 GHz内的最大插入损耗不超过1.5 dB,特征阻抗稳定于50Ω左右.实验结果表明,制备的TW-PDA在40 GHz下的插入损耗约2.5 dB,3 dB带宽约6.9 GHz;而F-PDA对应的测试结果分别约1.36 dB以及13.8 GHz.相比而言,本文提出的结构存在明显的性能提升.

光电探测靶探测性能分析

针对传统野外使用的光电探测靶存在高空测量时靶面小、探测灵敏度低等不足,结合探测靶的工作特点并根据光度学理论,分析光电探测靶的光学设计参数对探测性能的影响;选用阵列光电探测器为探测靶的光电接收器件,采用离焦技术,消除阵列光电探测器存在的探测盲区,分析采用矩形光阑方案,削弱背景光大幅度变化引起的自激现象,提高与稳定光电探测靶的探测性能。

脉冲/连续高功率激光光斑分布阵列探测器

通过测量发射到远场的激光功率密度时空分布给出所需要的到靶总功率、光束质量、桶中功率、功率时间曲线等关键指标参数,是目前准确评价激光系统性能的重要技术手段。介绍了一种基于光电探测器阵列实现近红外脉冲激光功率密度时空分布的测量方法,可以实现900~1700 nm波长、动态范围大于2000倍的激光光斑参数测量。该阵列探测器具有测量面积大、单元一致性好、测量精度高等特点,并可同时实现脉冲和连续激光参数测试要求。给出了阵列探测器的总功率测量结果,测量值与激光器输出功率偏差在5%以内,且激光光斑分布测量结果准确可靠。该阵列探测器已在多套激光系统的参数测试中得到成功应用,可以作为响应波段内的脉冲/连续激光光斑参数测试一种有效技术方案。

基于探测器阵列组件的光斑辅助定位系统的设计

设计并实现了一种基于探测器阵列组件的光斑辅助定位系统。该系统以120元Si-PIN探测器作为光电传感器,将其排列为正方形,由120路光电转换电路将每个光电传感器采集到的电流信号转换为电压信号并与预先设置的阈值电平进行比较,以判断该点探测器是否探测到光信号,在CPLD时序控制下将每个探测器的响应情况通过数据采集电路实时传送至上位机。将探测器阵列组件放置在指定位置,通过调节光源位置直至上位机反映的图像为对准后的形式,由此实现光斑辅助定位。经测试表明,该系统能实现240mm×240mm大面积、精度2mm的光斑位置实时探测和辅助定位,且相对传统方式更加简单可行。

基于光电阵列的微型弹体测速

弹丸速度测量结果的精确度和统一性,对武器的生产、研究、发展和应用产生直接的影响,测量结果的有效率则影响着试验效率和消耗。本课题设计了基于光电阵列探测器的激光靶,有效加大了靶距,进一步提高了弹丸初速度测量结果的精确度、稳定性和有效率。同时结合单片机STC89C52RC处理激光靶采集的信号,组成了一套微型弹体速度测试系统。并进行了相关的实验,证明了所设计的实验样机的可行性。实验表明:这种新型测速方法具有调试简单、成本低、实验成功率高以及系统的时间分辨率可达微秒级等优点。

光幕靶探测光幕光能及性能研究

为了能对更大规模的光幕靶提供必要的数据准备和理论基础,针对光幕靶探测光幕光能的性能进行了研究。通过分析了光幕靶的原理,以及对单个发光二极管的研究,并对其进行近似处理,建立数学模型,用数学代数和叠加的方法得出光幕内的光能分布。针对光幕的特性、目标的特性、以及探测电路特性,对光幕的探测性能能进行了分析。文中的研究为设计更大靶面高精度的光幕靶提供了理论依据。

光探测与器件

TN366 2003010593光电探测器阵列光敏元宽度对谱线峰值位置影响的研究=Influences on spectrum line position caused by light activatedelement’s width of elecrophotonic array[刊,中]/陈刚(重庆大学光电工程学院.重庆(400044)),温志渝…

光电阵列探测器对色散型光谱仪的光谱分辨极限及波长准确性的影响

针对光电阵列探测器对色散型光谱仪的光谱分辨极限和波长准确性可能造成的不利影响 ,分别从空域和频域两方面分析了阵列探测器的光敏元中心距、谱线的宽度及谱线与光敏元的相对位置对分辨极限及波长准确性的影响 ,并通过计算机模拟定量地给出了在不同情况下其分辨极限和波长准确性的大小 ,得出了高斯型谱线的宽度小于光敏元中心距的 5倍时 ,光谱仪系统不能同时提高其光谱分辨极限和波长准确性的结论。

天幕靶抗光干扰设计与分析

针对天幕靶在炮口测量时,受炮口火光干扰影响的问题,在新研制的以阵列光电探测器为探测核心的天幕靶中,利用炮口火光同时作用在整个阵列光电器件上的特性,在满足天幕靶的探测视场下,将阵列光电器件分成三个探测区,通过分析三个区的火光与弹丸成像信息关系,设计合理的探测电路,将火光干扰降到最低,提高穿越光幕的弹丸成像质量,达到抗火光干扰能力。经靶场实弹射击实验,改进的天幕靶测速精度高达3‰。

混合集成微型光纤光谱仪的实验测定

文中简述了所研制微型光谱仪的基本原理和基本结构,并对该微型光谱仪进行了实验测试和标定。在实验中采用汞灯作为测试所用的光源,分别使用不同芯径和数值孔径的光纤作为光输入元件,实验结果表明该光谱仪具有很好的线性度,在采用50μm的多模光纤时,光谱分辨率可达13.8nm,在采用9μm的单模光纤时分辨率可以达到5.5nm。