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Effects of high-energy proton irradiation on separate absorption and multiplication GaN avalanche photodiode 被引量:1
1
作者 Gui-Peng Liu Xin Wang +3 位作者 Meng-Nan Li Zheng-Peng Pang Yong-Hui Tian Jian-Hong Yang 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2018年第10期155-162,共8页
The effect of high-energy proton irradiation on GaN-based ultraviolet avalanche photodiodes(APDs) is investigated. The dark current of the GaN APD is calculated as a function of the proton energy and proton fluences. ... The effect of high-energy proton irradiation on GaN-based ultraviolet avalanche photodiodes(APDs) is investigated. The dark current of the GaN APD is calculated as a function of the proton energy and proton fluences. By considering the diffusion, generation–recombination, local hopping conductivity, band-to-band tunneling, and trap-assisted tunneling currents, we found that the dark current increases as the proton fluence increases, but decreases with increasing proton energy. 展开更多
关键词 Proton irradiation GAN avalanche photodiode(apd) Dark current Detectors
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基于机器学习的复杂环境下APD最优偏置电压补偿方法
2
作者 陈梦强 杨家志 +1 位作者 于广旺 沈洁 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第1期147-152,共6页
雪崩光电二极管(APD)在激光雷达探测系统中的信噪比受工作距离和背景辐射的影响较大,传统探测方法通过离线式或事先根据外界环境影响因素进行预补偿,不能在线动态调节,难以适应复杂环境。一种基于机器学习的APD偏置电压最佳补偿方法,可... 雪崩光电二极管(APD)在激光雷达探测系统中的信噪比受工作距离和背景辐射的影响较大,传统探测方法通过离线式或事先根据外界环境影响因素进行预补偿,不能在线动态调节,难以适应复杂环境。一种基于机器学习的APD偏置电压最佳补偿方法,可以准确判断APD当前的工作状态,对偏置电压进行二分补偿,使APD工作在最优状态。通过比较多种机器学习模型,选用准确率维持在98%以上的随机森林算法来判断APD工作状态。在不同距离下测试,该方法可保证偏置电压始终处于最优工作电压下,提高激光雷达探测系统的性能。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管 机器学习 偏置电压补偿 二分法补偿
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星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究 被引量:21
3
作者 李旭 彭欢 王春辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期69-74,共6页
针对激光测距仪星载应用环境的特殊性,研究了星载激光测距仪APD最佳增益控制技术。通过引入星载激光测距仪APD电流信噪比模型,分析了影响星载激光测距仪APD信噪比的关键因素。针对某星载激光测距仪的具体应用,展开了APD最佳增益控制技... 针对激光测距仪星载应用环境的特殊性,研究了星载激光测距仪APD最佳增益控制技术。通过引入星载激光测距仪APD电流信噪比模型,分析了影响星载激光测距仪APD信噪比的关键因素。针对某星载激光测距仪的具体应用,展开了APD最佳增益控制技术研究,设计了温度增益反馈控制电路,并推导建立了温度增益数字反馈控制算法,实验验证了控制电路及算法的正确性和良好的温度适应性。实验结果表明,该控制电路和算法能够使得APD在-25~60℃温度范围下保持恒定增益,适用于星载激光测距仪APD最佳增益控制。 展开更多
关键词 星载激光测距仪 apd 温度补偿 增益控制
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采集强干扰下微弱信号的APD电路系统研究 被引量:5
4
作者 王启明 姜燕冰 +1 位作者 张秀达 严惠民 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1753-1755,共3页
基于雪崩光电二极管反向偏压及其电容特性,利用时间同步原理,构建了一个用于回避强烈反射光信号,探测微弱回波信号的雪崩光电二极管探测系统.对雪崩光电二极管电容效应作出了分析,得出交流高压供电会使雪崩光电二极管产生干扰尖峰脉冲... 基于雪崩光电二极管反向偏压及其电容特性,利用时间同步原理,构建了一个用于回避强烈反射光信号,探测微弱回波信号的雪崩光电二极管探测系统.对雪崩光电二极管电容效应作出了分析,得出交流高压供电会使雪崩光电二极管产生干扰尖峰脉冲的结论.为了消除这个电容效应产生的尖峰干扰,提出了施加直流反向低压的方案,以达到减少雪崩光电二极管电容变化量的目的.通过实验数据验证了方法可行性. 展开更多
关键词 雪崩光电二极管 门电路 雪崩光电二极管电容效应 探测微弱信号
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基于InGaAs盖革模式APD探测器的主动淬灭电路设计 被引量:3
5
作者 杨赟秀 袁菲 +5 位作者 路小龙 景立 邓世杰 呙长冬 宋海智 张伟 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第5期329-334,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 INGAAS 盖革模式(GM) 雪崩光电二极管(apd) 光探测器 主动淬灭 单光子
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平面型InGaAs/InP APD边缘提前击穿行为的抑制 被引量:1
6
作者 肖雪芳 杨国华 +2 位作者 王国宏 王树堂 陈良惠 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期278-281,共4页
平面型雪崩光电二极管(APD)在结弯曲处具有高的电场,导致在结边缘的提前击穿。运用FEMLAB软件对不同工艺流程制备的三种不同结构平面型InP/InGaAs APD的电场分布进行了二维有限元模拟,在表面电荷密度为5×1011cm-2时分析了吸收层厚... 平面型雪崩光电二极管(APD)在结弯曲处具有高的电场,导致在结边缘的提前击穿。运用FEMLAB软件对不同工艺流程制备的三种不同结构平面型InP/InGaAs APD的电场分布进行了二维有限元模拟,在表面电荷密度为5×1011cm-2时分析了吸收层厚度、保护环掺杂浓度、保护环和中央结纵向及横向间距等因素对边缘提前击穿特性的抑制程度。比较了这三种结构的InP/InGaAs APD在边缘提前击穿的抑制特性的优劣。通过理论研究对平面InP/InGaAs APD进行了优化。 展开更多
关键词 边缘击穿 雪崩光电二极管 结构
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单光子探测器APD无源抑制特性研究 被引量:2
7
作者 吕华 彭孝东 《应用光学》 CAS CSCD 2006年第4期355-358,共4页
为了选择高性能单光子探测器件,采用无源抑制方法对工作在盖革模式下的雪崩光电二极管(APD:avalanche photod iode)特性进行了测量。利用APD两端的电压在雪崩后趋于稳定的特性,获得了一种确定暗击穿电压的方法。特性测量实验结果表明:... 为了选择高性能单光子探测器件,采用无源抑制方法对工作在盖革模式下的雪崩光电二极管(APD:avalanche photod iode)特性进行了测量。利用APD两端的电压在雪崩后趋于稳定的特性,获得了一种确定暗击穿电压的方法。特性测量实验结果表明:降低温度能加宽APD的最佳工作区域范围,并提高最佳增益值,从而使APD具有更高的灵敏度。通过对EG&G系列APD和外延APD暗电流和信噪比特性进行比较,发现外延APD具有良好的噪声性能和信噪比性能,适用于单光子探测。 展开更多
关键词 量子保密通信 雪崩光电二极管 单光子探测器 无源抑制特性
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基于APD的远程激光测距系统光电匹配研究 被引量:5
8
作者 胡建人 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-5,共5页
针对主动式红外弱光检测,本文研究如何提高和稳定雪崩光电二极管APD电路增益,及其光电匹配参数。该方法根据APD增益或噪声与反向偏压分别呈指数或线性关系,采用温度补偿电路稳定APD偏压,通过调整串联稳压管获得接近APD的温度系数,使器... 针对主动式红外弱光检测,本文研究如何提高和稳定雪崩光电二极管APD电路增益,及其光电匹配参数。该方法根据APD增益或噪声与反向偏压分别呈指数或线性关系,采用温度补偿电路稳定APD偏压,通过调整串联稳压管获得接近APD的温度系数,使器件工作点接近其击穿电压,获得超100倍的增益。采用交流耦合的本级负反馈低电压低噪声NPN晶体管电路,提高频响和晶体管截止频率fT。在保持电路稳定性的前提下,电压增益可提高到原来的2~3倍,光电系统灵敏度提高23dB以上。功率激光二极管LD的PN结温度变化导致波长漂移,难与极窄带宽匹配。抑制背景辐射的干涉滤光片带宽介于10~15nm为宜。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管/apd 低噪声放大电路 温度补偿电路 窄带宽干涉滤光 红外背景辐射
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APD探测电路脉冲饱和现象及解决方法 被引量:6
9
作者 姜燕冰 严惠民 王启明 《光学仪器》 2009年第1期44-47,共4页
验证了雪崩光电二极管(APD)探测电路由于大功率激光脉冲入射而出现脉冲响应饱和的实验现象。分析其原因是光生载流子寿命以及载流子释放速度的限制.在此基础上设计了一种加速释放光生载流子和倍增栽流子的APD应用电路。该电路能够在... 验证了雪崩光电二极管(APD)探测电路由于大功率激光脉冲入射而出现脉冲响应饱和的实验现象。分析其原因是光生载流子寿命以及载流子释放速度的限制.在此基础上设计了一种加速释放光生载流子和倍增栽流子的APD应用电路。该电路能够在保持小信号响应幅度不退化的同时,抑制大信号回波导致的饱和现象,使得饱和现象的影响时间缩短到回波激光脉冲宽度,实验结果证明了设计电路的可行性。所做的工作对拓宽激光脉冲测距的近处测距范围有帮助。 展开更多
关键词 脉冲测距 饱和现象 雪崩光电二极管(apd) 应用电路
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基于APD半导体制冷供能电路设计
10
作者 裴文彦 周金运 《现代电子技术》 2005年第11期25-26,29,共3页
雪崩光电二极管(APD)作为高灵敏光探测器件,为降低暗电流噪声需要半导体热电制冷器来降低其工作环境温度。用于制冷器的能源供应以及恒温控制的开关电源是该制冷系统重要的支持性配置,从半导体热电制冷控制需要电源功率输出较大、稳定... 雪崩光电二极管(APD)作为高灵敏光探测器件,为降低暗电流噪声需要半导体热电制冷器来降低其工作环境温度。用于制冷器的能源供应以及恒温控制的开关电源是该制冷系统重要的支持性配置,从半导体热电制冷控制需要电源功率输出较大、稳定性较好和受外界影响较少的要求出发,在开关电源的功率转换电路和脉宽调制(PWM)控制电路部分做了相应的改进。选择半桥式功率转换电路,以及利用控制芯片的功能实现脉宽调制电路,并根据探测和控制的反馈信号进行功率调整,实验结果证明这些方法对本设计电源是可行的。 展开更多
关键词 开关电源 雪崩光电二极管(apd) 脉宽调制(PWM) 半导体热电制冷(TEC)
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GM-APD阵列高精度像素读出电路设计 被引量:5
11
作者 赵佳姮 赵毅强 +2 位作者 叶茂 夏显召 周国清 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期138-145,共8页
提出并设计了一种适用于激光3D成像的盖革模式雪崩光电二极管(Geiger-mode avalanche photodiode,GM-APD)阵列像素读出电路。基于飞行时间(time-of-flight,TOF)原理,像素读出电路主要由两部分组成:有源淬火电路(active quenching circui... 提出并设计了一种适用于激光3D成像的盖革模式雪崩光电二极管(Geiger-mode avalanche photodiode,GM-APD)阵列像素读出电路。基于飞行时间(time-of-flight,TOF)原理,像素读出电路主要由两部分组成:有源淬火电路(active quenching circuit,AQC)和时间数字转换器(time-to-digital converter,TDC)。所采用的TDC是粗细结合的两段式计数方式,成功实现了时钟频率和时间分辨率间的折中。基于内插技术,由粗计数的线性反馈移位寄存器和细计数的延时线型TDC共同实现了高达18-bit的动态范围。同时两者的时钟频率分别降低至250 MHz和500 MHz,分别是常规设计频率的1/20和1/10,大大降低了设计和应用难度。电路采用SMIC 0.18μm工艺设计,后仿结果显示达到了200 ps的高精度时间分辨率,对应的距离分辨率为3 cm,完全能够满足3 km激光3D成像中的测距要求。像素电路版图面积小于50×95μm2,总功耗为0.89 m W,具有小面积和低功耗的优势。 展开更多
关键词 读出电路 盖革模式雪崩光电二极管 延时线型TDC 激光3D成像
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闭环温度控制的APD光电探测器设计 被引量:8
12
作者 刘风江 张晓青 贾豫东 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第5期97-99,106,共4页
针对微弱光信号探测系统中雪崩光电二极管(APD)在工作中的温漂特性,提出了一种适合APD的闭环温度控制方法。该方法将APD、热敏电阻器和TEC制冷器集成在同一组件中,采用模拟电路深度负反馈技术实现闭环温度控制,并运用经典的控制理论建... 针对微弱光信号探测系统中雪崩光电二极管(APD)在工作中的温漂特性,提出了一种适合APD的闭环温度控制方法。该方法将APD、热敏电阻器和TEC制冷器集成在同一组件中,采用模拟电路深度负反馈技术实现闭环温度控制,并运用经典的控制理论建立数学模型对PID电路进行优化,保证了APD探测电路的增益稳定性。试验表明:该系统中APD光电探测器温度控制精度为±0.1℃,输出电压波动约为±0.5 m V,很好地抑制了外界温度变化对APD增益的影响。 展开更多
关键词 雪崩光电二极管 微弱光信号检测 闭环温度控制 模拟PID 驱动电路
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APD在紫外通信中的应用探讨 被引量:2
13
作者 陶源 王平 +1 位作者 尚金萍 谭红兵 《舰船电子工程》 2010年第5期98-100,185,共4页
在紫外通信系统中通常使用的光电倍增管(PMT)存在着一些不足。雪崩光电二极管(APD)的特点使其具备成为除PMT外另一种可选探测器的潜力。文章介绍了APD的结构和工作原理,分析比较了近期紫外APD的研制成果,提出了应用方案并对其实现进行... 在紫外通信系统中通常使用的光电倍增管(PMT)存在着一些不足。雪崩光电二极管(APD)的特点使其具备成为除PMT外另一种可选探测器的潜力。文章介绍了APD的结构和工作原理,分析比较了近期紫外APD的研制成果,提出了应用方案并对其实现进行了探讨。 展开更多
关键词 紫外通信 雪崩光电二极管 盖革模式 光学天线 蒙特卡罗
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微弱光信号探测APD处理电路设计 被引量:4
14
作者 李天浩 包维 《光电技术应用》 2014年第1期55-60,共6页
雪崩光电二极管(APD)具备微弱光信号探测性能,其相关处理电路的设计直接关乎APD探测能力的大小。分析了APD光电探测器工作原理、自身特性及外界影响因素,研究了APD工作电路的组成与最佳工作电路的设计问题。后期信号处理阶段,设计了APD... 雪崩光电二极管(APD)具备微弱光信号探测性能,其相关处理电路的设计直接关乎APD探测能力的大小。分析了APD光电探测器工作原理、自身特性及外界影响因素,研究了APD工作电路的组成与最佳工作电路的设计问题。后期信号处理阶段,设计了APD信号放大处理电路,满足了低噪声、带宽匹配,微弱信号放大的要求。在APD微弱光信号探测领域具有一定的意义。 展开更多
关键词 apd 微弱光信号 处理电路 带宽匹配 信号放大
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超短脉冲门控高速InGaAs/InP APD单光子探测 被引量:3
15
作者 黄梓楠 梁焰 《光学仪器》 2018年第4期15-19,共5页
提出一种超短脉冲门控盖革模式的InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)单光子探测方案,采用电容平衡与低通滤波相结合的方式来实现光生雪崩信号的有效提取。该方案所用的单光子探测器在700 MHz时具有良好的探测性能,当工作温度设置为-30℃、... 提出一种超短脉冲门控盖革模式的InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)单光子探测方案,采用电容平衡与低通滤波相结合的方式来实现光生雪崩信号的有效提取。该方案所用的单光子探测器在700 MHz时具有良好的探测性能,当工作温度设置为-30℃、探测效率为10%时,暗计数率仅为7.1×10^(-7)门^(-1),后脉冲概率为3.7%。该方案弥补了其他方案在这一频段工作时的性能劣势,实现了商用单光子探测器工作重复频率在更大的范围内连续可调并保持很好的探测性能。 展开更多
关键词 单光子探测 雪崩光电二极管(apd) 电容平衡
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基于Matlab的APD器件模拟
16
作者 程涛 周金运 李文静 《现代电子技术》 2006年第13期146-148,共3页
为了迅速了解雪崩光电二极管(APD)的特性以确保量子保密通信系统的质量,在适当的假设前提下,依据经验公式并借助于Matlab的矩阵运算功能计算吸收渐变电荷倍增分离型雪崩光电二极管(SAGCM APD)的电场分布,然后以此得出电子、空穴倍增系数... 为了迅速了解雪崩光电二极管(APD)的特性以确保量子保密通信系统的质量,在适当的假设前提下,依据经验公式并借助于Matlab的矩阵运算功能计算吸收渐变电荷倍增分离型雪崩光电二极管(SAGCM APD)的电场分布,然后以此得出电子、空穴倍增系数,最后再利用这些系数及传递函数计算出SAGCM APD的增益-电压特性及频率响应特性,模拟的结果较好地与实验结果一致。 展开更多
关键词 MATLAB 吸收渐变电荷倍增分离型雪崩光电二极管(SAGCM—apd) 传递函数 量子保密通信
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基于SiC APD的日盲紫外单光子计数读出电路设计与应用
17
作者 吴金 郑丽霞 +4 位作者 王力 田江江 张伟东 何维捷 孙伟锋 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1448-1452,共5页
针对宽禁带半导体SiC APD紫外单光子探测器,本文提出了一种1×8线阵型单光子计数读出电路.根据光强条件并通过合适的时序控制,可选取固定门控或互补门控探测方式,实现宽动态范围紫外光子信号的探测计数.读出电路采用TSMC 0.18μm C... 针对宽禁带半导体SiC APD紫外单光子探测器,本文提出了一种1×8线阵型单光子计数读出电路.根据光强条件并通过合适的时序控制,可选取固定门控或互补门控探测方式,实现宽动态范围紫外光子信号的探测计数.读出电路采用TSMC 0.18μm CMOS工艺制备,测试结果表明,读出电路具备单光子探测功能,性能与仿真分析预期结果吻合.最终,借助微动系统二维转台完成对日盲紫外单波长光子的探测与成像,实现对多个独立紫外光源的准确区分与目标定位. 展开更多
关键词 SiC雪崩光电二极管 读出电路 互补门控 紫外单光子探测与成像
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雪崩光电二极管器件信噪比分析与计算
18
作者 张秋涵 《科技创新与应用》 2023年第5期88-91,共4页
雪崩光电二极管具有光电转换能力强、耗电低、感光精度高及可以在更大的频谱范围内工作的优点,在光电通信的应用地位越来越重要。雪崩效应是由二极管内高电压产生光电流迅速增加引起的。该文详细分析和计算APD雪崩光电二极管工作噪声的... 雪崩光电二极管具有光电转换能力强、耗电低、感光精度高及可以在更大的频谱范围内工作的优点,在光电通信的应用地位越来越重要。雪崩效应是由二极管内高电压产生光电流迅速增加引起的。该文详细分析和计算APD雪崩光电二极管工作噪声的来源和光电转换信噪比的变化。雪崩效应造成的光电二极管的内部增益不仅会扩大接收信号的噪音,还会扩大原始噪音,使人们很难收集和提取外部的微弱信号,输出信号中的噪音是影响雪崩光电二极管信噪比的主要原因,因此要提高雪崩光电二极管的性能,必须减少噪音。 展开更多
关键词 apd雪崩光电二极管 噪声 信噪比 光电通信 性能优化
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MBE生长的PIN结构碲镉汞红外雪崩光电二极管 被引量:7
19
作者 顾仁杰 沈川 +3 位作者 王伟强 付祥良 郭余英 陈路 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期136-140,共5页
对中波红外碲镉汞雪崩光电二极管(APD)特性进行理论计算,获得材料的能量散射因子及电离阈值能级与材料特性的相互关系,从而计算器件的理论雪崩增益与击穿电压.通过对材料特性(组分,外延厚度,掺杂浓度等)的优化,设计并生长了适合制备PIN... 对中波红外碲镉汞雪崩光电二极管(APD)特性进行理论计算,获得材料的能量散射因子及电离阈值能级与材料特性的相互关系,从而计算器件的理论雪崩增益与击穿电压.通过对材料特性(组分,外延厚度,掺杂浓度等)的优化,设计并生长了适合制备PIN结构红外雪崩光电二极管的碲镉汞材料,并进行了器件验证.结果显示,在10 V反偏电压下,该器件电流增益可达335. 展开更多
关键词 碲镉汞 雪崩光电二极管 雪崩增益 击穿电压1
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雪崩光电探测器的噪声抑制技术研究 被引量:14
20
作者 郭赛 丁全心 羊毅 《电光与控制》 北大核心 2012年第3期69-73,共5页
背景光噪声和探测器暗噪声是影响激光测距系统探测灵敏度的重要因素,根据所选探测器的特性,仿真分析了温度对探测器暗噪声的影响,当温度由60℃降低到-40℃时,探测器噪声等效功率减小1个数量级;同时采用光谱滤波和空间滤波法抑制背景光噪... 背景光噪声和探测器暗噪声是影响激光测距系统探测灵敏度的重要因素,根据所选探测器的特性,仿真分析了温度对探测器暗噪声的影响,当温度由60℃降低到-40℃时,探测器噪声等效功率减小1个数量级;同时采用光谱滤波和空间滤波法抑制背景光噪声,从而提高激光测距系统探测灵敏度。仿真计算结果表明,当同时采用降温、光谱滤波和空间滤波方法抑制噪声时,探测灵敏度可提高7.7倍。 展开更多
关键词 激光测距 雪崩光电二极管 噪声抑制 探测灵敏度 噪声等效功率
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