532nm硅基单光子雪崩管制备及其电压调控效应

硅基单光子雪崩管具备体积小、功耗低、暗计数低、可见光波段量子效率高、探测灵敏度达单光子量级等优势,在交通、医疗和军事等领域有重要应用前景.然而,平面结构硅基单光子雪崩管的暗计数率和可见光-近红外波段单光子探测率仍需提升,掺杂工艺对器件电学特性影响仍较模糊.本文设计并制备了一款可见光-近红外波段具备单光子级探测能力的硅基盖革模式雪崩二极管,雪崩电压为38.1 V,在过偏2.4 V处暗计数率为200 Hz,且532 nm单光子探测效率达到10.56%、850 nm单光子探测效率为6.49%,并通过工艺参数调节实现器件击穿电压调控,调制范围覆盖30~40 V.该器件具备良好的工程应用前景,其光电性能调制效果能进一步应用于硅基盖革管的商业化制造.

大气对生物气溶胶激光雷达性能影响的仿真分析

生物气溶胶极易在大气中传播并引发大范围疾病感染,利用生物荧光特异性的激光诱导荧光(LIF)雷达技术是实现生物气溶胶防区外侦测的有力手段。LIF激光雷达是一种宽光谱系统,受大气能见度和背景辐射的影响与窄光谱系统(如米散射激光雷达)有明显差异。为了评估LIF激光雷达在不同大气条件下的探测性能,利用Modtran5对几种典型的大气能见度和背景辐射(或工作时段)的水平路径上的宽光谱背景辐射与大气传输透过率进行了仿真,进而对不同大气条件下LIF激光雷达的探测性能进行了定量分析。仿真结果表明:在相同的大气能见度条件下,夜间的可探测距离要比白天高出2~4倍,且能见度越好,探测性能差异越大;在相同的工作时段,大气能见度良好时的可探测距离要比大气能见度较差时的高出2~5倍,且夜间探测性能差异比白天大;气溶胶生物性识别的可探测距离要比生物成分识别的可探测距离高出1~2倍,且受大气条件的影响明显。

一种基于特征提取的生物气溶胶遥测识别算法研究

荧光激光雷达对气溶胶云团进行远程侦测时,常利用决策树法对云团的荧光光谱信号进行识别。当大气能见度较差或背景辐射较强时,激光雷达的信噪比下降,导致分类识别的准确性明显降低。针对这一问题,提出了一种基于特征提取的决策树分类方法,该方法充分利用荧光光谱信号的信息,具有较强的适用性。首先介绍了生物荧光光谱的特点及传统识别算法和改进识别算法的原理;然后实验测试了6种生物溶液的荧光谱,并通过在这6种生物物质的荧光光谱中增加不同强度的噪声,对两种分类识别算法的性能进行了对比分析。结果表明:所设计的基于特征提取的决策树算法的训练时间基本不随噪声大小改变,当光谱信号的信噪比为10时,对6种生物物质的识别准确率基本达到80%以上;对于两种荧光光谱极其相似的生物,具有较强的区分能力,识别准确性优于传统识别算法;抗噪能力较强,提高了生物气溶胶激光雷达的探测识别能力。