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基于InGaAs/InP雪崩光电二极管的高速单光子探测器雪崩特性研究(英文) 被引量:10
1
作者 李永富 刘俊良 +1 位作者 王青圃 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期427-431,共5页
报道了一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管、1.25GHz正弦波门控及贝塞尔低通滤波器的1.25GHz高速短波红外单光子探测器.通过调整比较电路的鉴别电平,实验研究了单光子探测器雪崩信号幅度随反向直流偏压的变化.随着鉴别电平的提高,单光子... 报道了一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管、1.25GHz正弦波门控及贝塞尔低通滤波器的1.25GHz高速短波红外单光子探测器.通过调整比较电路的鉴别电平,实验研究了单光子探测器雪崩信号幅度随反向直流偏压的变化.随着鉴别电平的提高,单光子探测器的探测效率及暗计数率均呈指数衰减,而后脉冲概率先增大到一个峰值,然后减小.研究表明,为获得更高的性能,需要尽量降低单光子探测器的鉴别电平. 展开更多
关键词 InGaAs/inp雪崩光电二极管 单光子探测器 短波红外
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高速InP/InGaAs雪崩光电二极管 被引量:2
2
作者 曾庆明 李献杰 +1 位作者 蒲云章 乔树允 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z5期76-79,共4页
采用分层吸收渐变电荷倍增(SAGCM)结构,通过两次扩散、多层介质淀积、AuZn p 型欧姆接触、AuGeNi n 型欧姆接触等工艺,设计制造了正面入射平面 InP/InGaAs 雪崩光电二极管,器件利用 InGaAs做吸收层,InP 做增益层,光敏面直径50μm;测试... 采用分层吸收渐变电荷倍增(SAGCM)结构,通过两次扩散、多层介质淀积、AuZn p 型欧姆接触、AuGeNi n 型欧姆接触等工艺,设计制造了正面入射平面 InP/InGaAs 雪崩光电二极管,器件利用 InGaAs做吸收层,InP 做增益层,光敏面直径50μm;测试结果表明器件有正常的光响应特性,击穿电压32~42 V,在低于击穿电压2 V 左右可以得到大约10 A/W 的光响应度,在0到小于击穿电压1 V 的偏压范围内,暗电流只有1 nA 左右;器件在2.7 GHz 以下有平坦的增益。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管 inp/INGAAS 光电探测器
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10 Gbit/s InGaAs/InP雪崩光电二极管 被引量:1
3
作者 尹顺政 郝文嘉 +4 位作者 张宇 于浩 李庆伟 赵润 车相辉 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第7期516-520,共5页
基于InGaAs/InP吸收区、渐变区、电荷区和倍增区分离雪崩光电二极管(SAGCM APD)器件结构,利用数值计算方法,模拟了各层参数对器件频率响应特性的影响。模拟结果表明,吸收层、倍增层厚度及电荷层面电荷密度可影响器件的-3dB带宽;随增益... 基于InGaAs/InP吸收区、渐变区、电荷区和倍增区分离雪崩光电二极管(SAGCM APD)器件结构,利用数值计算方法,模拟了各层参数对器件频率响应特性的影响。模拟结果表明,吸收层、倍增层厚度及电荷层面电荷密度可影响器件的-3dB带宽;随增益的增加,器件带宽会逐渐降低;电荷层面电荷密度对器件击穿电压有明显影响。结合此模拟结果,制作出了高速InGaAs/InP雪崩光电二极管,并对器件进行了封装测试。测试结果表明,该结果与模拟结果相吻合。器件击穿电压为30V;在倍增因子为1时,器件响应度大于0.8A/W;在倍增因子为9时,器件暗电流小于10nA,-3dB带宽大于10GHz,其性能满足10Gbit/s光纤通信应用要求。 展开更多
关键词 INGAAS/inp 吸收区、渐变区、电荷区和倍增区分离雪崩光电二极管(SAGCM APD) 雪崩 频率响应 光通信
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InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管InP顶层掺杂研究 被引量:4
4
作者 李彬 陈伟 +5 位作者 黄晓峰 迟殿鑫 姚科明 王玺 柴松刚 高新江 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期420-424,共5页
通过理论计算和对比实验研究了InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管中InP顶层掺杂浓度对于器件性能的影响.理论结果显示,InP顶层的掺杂浓度越低越有利于抑制边缘击穿,降低隧穿暗载流子产生速率,提高雪崩击穿几率.实验结果显示,顶层非故意掺... 通过理论计算和对比实验研究了InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管中InP顶层掺杂浓度对于器件性能的影响.理论结果显示,InP顶层的掺杂浓度越低越有利于抑制边缘击穿,降低隧穿暗载流子产生速率,提高雪崩击穿几率.实验结果显示,顶层非故意掺杂的器件在223K下获得了20%的单光子探测效率和1kHz的暗计数率,其单光子探测效率比顶层掺杂浓度为5×10^(15)/cm^3的器件高3%~8%,而暗计数率低一个量级.结果表明,降低InP顶层的掺杂浓度有利于提高器件性能. 展开更多
关键词 INGAAS/inp 单光子雪崩光电二极管 顶层 掺杂浓度
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InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管阵列性能一致性研究 被引量:2
5
作者 侯丽丽 韩勤 +1 位作者 王帅 叶焓 《半导体光电》 CAS 北大核心 2018年第3期326-331,353,共7页
InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管(APD)阵列的性能与阵列片内均匀性密切相关。阵列面元的主要结构参数有倍增区厚度、电荷层厚度和掺杂浓度、吸收区的厚度以及器件工作的过偏压。它们的不一致性不仅会造成器件本身性能的差异,还为后续... InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管(APD)阵列的性能与阵列片内均匀性密切相关。阵列面元的主要结构参数有倍增区厚度、电荷层厚度和掺杂浓度、吸收区的厚度以及器件工作的过偏压。它们的不一致性不仅会造成器件本身性能的差异,还为后续的读出电路带来了巨大的挑战。通过研究APD结构参数变化对其击穿电压(V_(break))、暗计数率(DCR)和单光子探测效率(PDE)的影响,将APD阵列面元间击穿电压波动控制在±1V以内,使暗计数率和光探测效率的波动小于10%,从而得到不同温度下各个结构参数的最大允许波动值,确定了每个温度下制约器件性能的主要因素,为大规模、高性能盖革模式雪崩光电二极管阵列的材料生长和工艺制备提供了理论依据。 展开更多
关键词 盖革模式 INGAAS/inp 雪崩光电二极管 阵列 均匀性
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Zn扩散对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管雪崩击穿概率的影响
6
作者 郭可飞 尹飞 +8 位作者 刘立宇 乔凯 李鸣 汪韬 房梦岩 吉超 屈有山 田进寿 王兴 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期184-194,共11页
对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管进行结构设计与数值仿真,得到相应的电学与光学参数。针对雪崩击穿概率对器件光子探测效率的影响,研究了两次Zn扩散深度差、Zn扩散横向扩散因子、Zn掺杂浓度以及温度参数与器件雪崩击穿概率的关系。研... 对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管进行结构设计与数值仿真,得到相应的电学与光学参数。针对雪崩击穿概率对器件光子探测效率的影响,研究了两次Zn扩散深度差、Zn扩散横向扩散因子、Zn掺杂浓度以及温度参数与器件雪崩击穿概率的关系。研究发现,当深扩散深度为2.3μm固定值时,浅扩散深度存在对应最佳目标值。浅扩散深度越深,相同过偏压条件下倍增区中心雪崩击穿概率越大,电场强度也会随之增加。当两次Zn扩散深度差小于0.6μm时,会发生倍增区外的非理想击穿,导致器件的暗计数增大。Zn扩散横向扩散因子越大,倍增区中心部分雪崩击穿概率越大,而倍增区边缘雪崩击穿概率会越小。在扩散深度不变的情况下,浅扩散Zn掺杂浓度对雪崩击穿概率无明显影响,但深扩散Zn掺杂浓度越高,相同过偏压条件下雪崩击穿概率越小。本文研究可为设计和研制高探测效率、低暗计数InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管提供参考。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管 INGAAS/inp ZN扩散 单光子探测 雪崩击穿概率
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长波长InGaAs/InP SAGM雪崩光电二极管最佳工作特性
7
作者 李平 《光通信研究》 1990年第2期47-52,共6页
本文结合研制的InGaAs/InP SAGM雪崩光电二极管,讨论了SAGM-APD的技术界线和最佳工作特性。
关键词 雪崩 光电二极管 INGAAS/inp SAGM
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美国开发成功性能超过InP的硅基超高感度光电二极管
8
作者 潘雄 《功能材料信息》 2009年第1期60-60,共1页
据报道,美国英特尔日前开发成功了高速响应的硅基高感度光电二极管。其性能超过了原来的InP等化合物类的APD。由于同时实现了高性能和低成本,因此除长距离光缆的受光元件外,还可用于量子加密通信。
关键词 光电二极管 感度 inp 美国 美利坚合众国 北美洲
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一种硅基雪崩光电探测器的研究 被引量:2
9
作者 徐佳 杨虹 《数字技术与应用》 2014年第1期60-60,65,共2页
硅基雪崩光电探测器(Si-APD)性能参数的研究可以优化改进器件结构的设计,而结构设计直接影响雪崩光电探测器的光电特性。本文针对Si基雪崩光电探测器的性能参数和器件结构进行研究,提出了改善器件性能参数的工艺方法,最终设计了一种硅... 硅基雪崩光电探测器(Si-APD)性能参数的研究可以优化改进器件结构的设计,而结构设计直接影响雪崩光电探测器的光电特性。本文针对Si基雪崩光电探测器的性能参数和器件结构进行研究,提出了改善器件性能参数的工艺方法,最终设计了一种硅基雪崩光电探测器结构。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管 性能参数 结构设计
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InP基自由运行模式单光子APD 被引量:6
10
作者 史衍丽 朱泓遐 +5 位作者 杨雪艳 曾辉 李再波 刘辰 王建 王伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期48-55,共8页
基于InGaAs/InP材料的雪崩二极管探测器工作响应波段范围0.9~1.67μm,在盖革模式下探测效率较高,具有单光子量级的灵敏度,通过配置不同的偏置电路,可工作在门控和自由运行模式。目前主要采用门控模式的工作方式,门控模式可应用于光子到... 基于InGaAs/InP材料的雪崩二极管探测器工作响应波段范围0.9~1.67μm,在盖革模式下探测效率较高,具有单光子量级的灵敏度,通过配置不同的偏置电路,可工作在门控和自由运行模式。目前主要采用门控模式的工作方式,门控模式可应用于光子到来时间已知的量子密钥分发。在激光测距、激光雷达成像等应用中当光子到达时间是未知的条件下,器件需工作在自由运行模式下。通过内部集成或片上集成自淬灭器件,探测器本身具有自淬灭或自恢复功能,无需外部淬灭电路,可工作在自由运行模式,大大拓展了InGaAs/InP单光子探测器的应用领域,同时对制备单光子探测器阵列具有优势。另外,采用InGaAs/GaAsSbⅡ类超晶格材料作为雪崩二极管的吸收层,可将探测器的截止波长进一步扩展为2.4μm。首先对盖革模式APD进行了介绍,在此基础上对当前发展的自由运行模式以及扩展波长的InP基单光子探测器原理和性能进行了详细的阐述。 展开更多
关键词 inp 雪崩光电二极管 单光子探测器 盖格模式 自由运行模式 自淬灭 负反馈
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MBE脱氧条件与InGaAs/InP APD性能的相关性
11
作者 郭子路 王文娟 +7 位作者 曲会丹 范柳燕 诸毅诚 王亚杰 郑长林 王兴军 陈平平 陆卫 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期63-69,共7页
InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)对近红外光具有高敏感度,使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂,厚度尺寸从量子点到几微米不等,性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用... InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)对近红外光具有高敏感度,使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂,厚度尺寸从量子点到几微米不等,性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用固态源分子束外延(MBE)技术分别在As和P气氛保护下对InP衬底进行脱氧处理并外延生长晶格匹配的In_(0.53)Ga_(0.47)As薄膜和APD结构材料。实验结果表明,As脱氧在MBE材料质量方面比P脱氧具有明显的优势,可获得陡直明锐的异质结界面,降低载流子浓度,提高霍尔迁移率,延长少子寿命,并抑制器件中点缺陷或杂质缺陷引起的暗电流。因此,As脱氧可以有效提高MBE材料的质量,这项工作优化了InP衬底InGaAs/InP外延生长参数和器件制造条件。 展开更多
关键词 分子束外延 P/As切换 异质界面扩散 InGaAs/inp雪崩光电二极管
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英特尔开发出硅基超高感度光传感器,性能超过InP
12
《传感器世界》 2009年第1期52-52,共1页
美国英特尔公司于当地时间2008年12月7日宣布,成功开发了一种高速响应的硅基高感度光电二极管(APD:avalanche photo diode)。性能超过了原来的InP等化合物类的APD。由于同时实现了高性能和低成本,因此除长距离光缆的受光元件外,... 美国英特尔公司于当地时间2008年12月7日宣布,成功开发了一种高速响应的硅基高感度光电二极管(APD:avalanche photo diode)。性能超过了原来的InP等化合物类的APD。由于同时实现了高性能和低成本,因此除长距离光缆的受光元件外,还可用于量子加密通信、高性能图像传感器和生物芯片等。 展开更多
关键词 美国英特尔公司 高感度 inp 性能 光传感器 开发 光电二极管
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2×8低噪声InGaAs/InP APD读出电路设计
13
作者 黄静 郭方敏 王志亮 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1041-1043,共3页
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、... 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0.6μm 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。 展开更多
关键词 InGaAs/inp雪崩光电二极管探测器 低噪声读出电路 电容反馈互阻放大器
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微型化自由运行InGaAs/InP单光子探测器(特邀) 被引量:3
14
作者 蒋连军 方余强 +14 位作者 余超 徐起 王雪峰 马睿 杜先常 刘酩 韦塔 黄传成 赵于康 梁君生 尚祥 申屠国樑 于林 唐世彪 张军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期72-79,共8页
单光子探测器具有最高的光探测灵敏度,在激光雷达系统中使用单光子探测器可以极大提升系统的综合性能。近红外二区(1.0~1.7μm)激光具有大气透过率高、散射弱、太阳背景辐射弱等优势,是大气遥感、三维成像等激光雷达系统的理想工作波段... 单光子探测器具有最高的光探测灵敏度,在激光雷达系统中使用单光子探测器可以极大提升系统的综合性能。近红外二区(1.0~1.7μm)激光具有大气透过率高、散射弱、太阳背景辐射弱等优势,是大气遥感、三维成像等激光雷达系统的理想工作波段。研制了一种基于InGaAs/InP负反馈雪崩光电二极管的微型化自由运行单光子探测器。该探测器长宽高为116 mm×107.5 mm×80 mm,在1.5μm最大探测效率超过35%,时间抖动(半高宽)低至80 ps。为满足激光雷达系统对光子飞行时间测量的需求,探测器内部集成时间数字转换(TDC)功能,时间精度100 ps。同时,探测器集成一套后脉冲修正及计数率修正算法,可以有效降低探测器所引起的雷达信号畸变。 展开更多
关键词 负反馈InGaAs/inp雪崩光电二极管 近红外波段 微型化自由运行单光子探测器 时间数字转换 后脉冲修正
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InGaAs/InP雪崩光电二极管暗电流机理研究 被引量:2
15
作者 李阳俊 邓艳 +1 位作者 骆志刚 王文娟 《应用激光》 CSCD 北大核心 2022年第4期181-185,共5页
基于InGaAs/InP雪崩光电二极管,讨论吸收层厚度和少子寿命以及倍增层厚度和少子寿命对暗电流的影响。研究表明,吸收层厚度影响热产生复合(shockley-read-hall, SRH)和缺陷辅助隧穿(trap-assisted tunneling, TAT)暗电流大小,而倍增层厚... 基于InGaAs/InP雪崩光电二极管,讨论吸收层厚度和少子寿命以及倍增层厚度和少子寿命对暗电流的影响。研究表明,吸收层厚度影响热产生复合(shockley-read-hall, SRH)和缺陷辅助隧穿(trap-assisted tunneling, TAT)暗电流大小,而倍增层厚度则对TAT和直接隧穿(band-band tunneling, BBT)暗电流影响较大。少子寿命可以等效为缺陷的影响,因而对与缺陷相关的SRH和TAT暗电流影响较大。对暗电流机理的分析,为研究低暗电流高信噪比的雪崩器件提供良好的理论预测。 展开更多
关键词 InGaAs/inp雪崩光电二极管 暗电流 少子寿命 缺陷
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台面型InP/InGaAs雪崩光电二极管刻蚀工艺研究
16
作者 夏伟 邓军 +1 位作者 牟桐 杜玉杰 《应用物理前沿(中英文版)》 2016年第1期1-7,共7页
对比了ICP刻蚀和湿法腐蚀制备台面型InP/InGaAs雪崩光电二极管(APD)时侧壁、表面形貌的不同,以及对暗电流和击穿电压的影响。在Cl2/Ar2/CH4条件下感应耦合等离子体(ICP)刻蚀InP会出现表面粗糙,对其原因进行了探究。并主要对ICP的刻蚀时... 对比了ICP刻蚀和湿法腐蚀制备台面型InP/InGaAs雪崩光电二极管(APD)时侧壁、表面形貌的不同,以及对暗电流和击穿电压的影响。在Cl2/Ar2/CH4条件下感应耦合等离子体(ICP)刻蚀InP会出现表面粗糙,对其原因进行了探究。并主要对ICP的刻蚀时间和刻蚀功率进行了优化,提高刻蚀表面的温度,保证了刻蚀的稳定性并改善了InP刻蚀表面的形貌,确定了稳定制备APD器件的刻蚀条件,最终制备出性能优良的台面型APD器件。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管(APD) inp/INGAAS ICP 台面型 暗电流
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基于Royer振荡器的硅基雪崩光电二极管偏压电路
17
作者 赵翔 《光学与光电技术》 2023年第6期73-79,共7页
针对雪崩光电二极管(Si-APD)所加偏压需要随环境温度作调整,且偏压电路所需的低纹波低噪声等因素,构建了以Royer振荡器和微控制器为核心的偏压电路。该Si-APD偏压电路以BL8032型同步降压控制器作为Royer振荡器的输入电源,以MS5221M型DA... 针对雪崩光电二极管(Si-APD)所加偏压需要随环境温度作调整,且偏压电路所需的低纹波低噪声等因素,构建了以Royer振荡器和微控制器为核心的偏压电路。该Si-APD偏压电路以BL8032型同步降压控制器作为Royer振荡器的输入电源,以MS5221M型DAC作为该输入电源的调整单元,以AD8606型集成运放和AD7980型ADC作为Royer振荡器输出电压采样单元,以STM32F103TBU6型微控制器作为计算与时序控制单元。本偏压电路不仅具有温度自适应性,而且具有低纹波、低噪声、低功耗和电气安全隔离的特点,能在9~36 VDC宽输入电压范围和-40~70℃环境下良好工作。 展开更多
关键词 Royer振荡器 雪崩光电二极管 偏压电路 温度自适应性 微控制器
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高速Ga0.47In0.53As/InP红外肖特基势垒光电二极管
18
作者 邬祥生 《光纤通信》 1990年第1期55-58,共4页
关键词 肖特势垒 光电二极管 GAINAS/inp
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InP基单光子探测器的发展和应用 被引量:5
19
作者 黄润宇 赵伟林 +10 位作者 曾辉 李再波 侯泽鹏 叶海峰 王伟 张家鑫 刘辰 杨雪艳 朱泓遐 史衍丽 江云天 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第10期113-125,共13页
InP/InGaAs单光子探测器经过近40年的发展,其主要性能指标探测效率达到了60%,暗计数率在20kHz以内(-20℃温度下),时间抖动、后脉冲以及光子计数率也在进一步提高,目前已经获得百ps以内的时间抖动,后脉冲概率1%~5%,光子计数率达到GHz。... InP/InGaAs单光子探测器经过近40年的发展,其主要性能指标探测效率达到了60%,暗计数率在20kHz以内(-20℃温度下),时间抖动、后脉冲以及光子计数率也在进一步提高,目前已经获得百ps以内的时间抖动,后脉冲概率1%~5%,光子计数率达到GHz。进一步的性能提升需要考虑具有更小离化系数比和过剩噪声的材料系统,以及具有多增益放大并能对雪崩增益进行控制和调节的器件,在减小后脉冲的同时维持一定的器件增益;波长进一步扩展,以提供更多的波长选择;芯片内部集成自淬灭以简化电路,同时实现自由运行单光子探测,并易于集成到盖革模式单光子焦平面阵列。本文对常规SAGCM(分离吸收、缓变、电荷层、倍增结构)的InP/InGaAs单光子探测器的最新发展,以及基于该技术发展的新器件技术进行了报道和介绍。 展开更多
关键词 探测器 单光子探测器 inp基雪崩光电二极管 短波红外 阵列
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采用高速伪随机码调制和光子计数技术的光纤激光测距系统 被引量:9
20
作者 杨芳 张鑫 +1 位作者 贺岩 陈卫标 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期3234-3238,共5页
在高速伪随机码调制和光子计数技术的激光测距系统中,将1 550 nm光纤激光器的伪随机码调制速率从622 MHz提高到1 GHz,利用光纤延时方法开展了两种调制速率下的测距实验并进行性能验证和对比。采用10阶M序列伪随机码和探测效率为10%的同... 在高速伪随机码调制和光子计数技术的激光测距系统中,将1 550 nm光纤激光器的伪随机码调制速率从622 MHz提高到1 GHz,利用光纤延时方法开展了两种调制速率下的测距实验并进行性能验证和对比。采用10阶M序列伪随机码和探测效率为10%的同一个InGaAs/InP雪崩光电二极管,入射到探测器的信号光能量均为1.94×10-17J时,得到二者的系统信噪比基本一致,但在高调制速率下系统的测距精度提高了1.58倍,基本符合理论计算结果。搭建了实际测距平台并开展基于1GHz调试速率下的室内测距实验,当测量距离约为4.5 m的高反射目标时,得到2.1 cm的测距精度,该实验结果为室外测距实验提供了参考依据。 展开更多
关键词 伪随机码调制 光子计数 激光测距 INGAAS inp雪崩光电二极管
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