雪崩光电二极管性能测试系统的研究

鉴于当前雪崩光电二极管(APD)测试平台存在设备冗杂、测试效率低等问题,设计了一套以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,搭配高精度时间数字转换芯片TDC-GPX的APD性能测试系统,可实现APD性能参数的自动化测试。同时设计了一种稳定单光子脉冲信号输出方法,并提出了使用时间数字转换进行光子计数及数据处理、后脉冲参数计算的设计方案。通过实验验证,测试系统集成光源信号半峰全宽为46.6 ps,峰值幅度为304.4 mV,幅值抖动为3.7%,满足APD测试对输入单光子源的要求。该测试系统能够有效测试APD性能参数,测试效率得到了极大提升。

大功率莲藕采收机的研制

提出了一种新型的大功率莲藕采收机,结合了铲掘式和喷流式两种采藕方式,采用特殊定制的底盘加高式履带拖拉机,利用车体前端铲斗配合高压水枪将莲藕与淤泥分离,并通过车体底盘下端输送系统与车体后端收集系统对莲藕进行采集。对莲藕采收机整体的功率消耗类比旋耕机及推土机功耗进行了计算,进行了冲水系统的流量计算及水泵的选型。加工样机在藕田中完成田间试验,结果表明:最大行进速度3m/min,挖掘幅宽大于2.2m,平均工作效率396m^2/h,远大于人工采藕效率,且工作稳定,性能优良,可有效对40cm以下水深的浅水藕塘进行莲藕挖掘。

用于近红外单光子探测器的均温板性能研究

近红外单光子探测器是量子保密通信的重要组成部分,降低其工作温度是提高探测效率的关键。文章讨论了铝合金散热器和均温板的温差特性,研究了其启动速度随热流密度变化的关系,分析了热流密度对散热器件热阻值的影响,并搭建系统进行了实验验证。结果表明:均温板散热性能优于铝合金散热器,温差能控制在2℃以内,且均温板的启动速度更快。另外,散热器尺寸对散热性能有着很大的影响,加载相同热流密度时大尺寸的均温板能耗散更多热量。因此,采用较大尺寸的均温板将有利于提升探测器的探测效率。

近红外SPAD标定的偏压偏流控制系统研究

针对近红外1550 nm单光子雪崩光电二极管(single photon avalanche photodiode,SPAD)的特性,为精确测量其参数性能,设计了高精度偏压控制电路及偏流检测电路系统。该系统以FPGA为控制核心,通过上位机软件下发偏压控制参数,采用高精度器件并经过电压放大滤波等操作实现对SPAD偏压的精准控制。采用电流检测器件,通过恒流源补偿的方案将偏流值检测转换成电压值的检测,利用模数转换器件进行电压采集上传给FPGA,上位机软件通过数据拟合推导得到最终的偏流值。通过实验测试验证了电路的可行性,偏压控制精度小于30 mV,输出电压纹波小于100 mV,偏流检测上传稳定。该偏压控制及偏流检测系统设计具有结构简单、偏压设置精度高、超低纹波、控制灵活的优点,已经应用于近红外1550 nm SPAD标定系统中,工作稳定可靠。