發(fā)布時間：2021-06-12 00:56

　　激光脈沖探測是激光雷達和激光通信應用中一項關(guān)鍵的共性技術(shù),提高激光脈沖探測靈敏度是提升系統(tǒng)性能的重要研究方向。將單光子探測技術(shù)應用于激光脈沖探測,可以將系統(tǒng)的探測靈敏度提升至單光子或少光子水平,為激光雷達和通信等方面的發(fā)展開拓出新的技術(shù)潛力。但是,單光子探測器在激光脈沖探測應用中存在許多技術(shù)瓶頸,主要原因是這些應用最早基于線性光電探測發(fā)展而來,其光電信號輸出與入射光強呈線性關(guān)系,具有較大的光強動態(tài)范圍,可設置合理的閾值抑制背景噪聲、甄別信號,而通常的單光子探測器只有“有”或“無”兩個光子態(tài)輸出,不僅容易因強背景光而飽和或損壞,而且無法通過強度識別信號。本文針對這個問題,發(fā)展高速和多通道單光子探測技術(shù)以及快速甄別信號的時間關(guān)聯(lián)光子計數(shù)分析方法,形成適用于激光雷達和通信應用的光子計數(shù)激光脈沖探測技術(shù),并且完成了實驗驗證。論文的主要創(chuàng)新點如下:1.兆赫茲重頻光子計數(shù)激光脈沖探測技術(shù)。首先,針對1.5μm眼安全波段InGaAs/InP APD單光子探測器探測速率低等技術(shù)瓶頸,采用吉赫茲正弦門控探測技術(shù),將探測速率提高近2個數(shù)量級;其次,采用10 MHz重復頻率的激光脈沖,發(fā)展多重頻光子計數(shù)分析... 

【文章來源】：華東師范大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

TCSPC的光子計數(shù)時間分布柱狀圖

第二章 光子計數(shù)激光脈沖探測技術(shù)防止擊穿 APD。快速淬滅還可以降低載流子的積累，防止后脈沖的形成后脈沖會增加探測器的誤報率。(3) 重置（Reset）。在多余載流子釋放后，迅速抬高偏置電壓至雪崩點以上使得 APD 恢復正常工作，以響應下一次的光子信號。常用的 APD 驅(qū)動模式有連續(xù)模式和門控模式[82-86]。連續(xù)模式是指 APD 的狀態(tài)是連續(xù)的，任何時刻都可以響應入射光子并輸出信號。連續(xù)模式下有兩崩抑制方法，分別為被動抑制電路（passive quenching）和主動抑制電路（actuenching）[87,88]，如圖 2.1。

第二章 光子計數(shù)激光脈沖探測技術(shù)門控驅(qū)動模式是在光子入射時將門脈沖信號加載于 APD 兩端，使得 APD 偏置電壓大于雪崩點，處于工作狀態(tài)。門脈沖信號結(jié)束后，APD 兩端電壓降低，處于關(guān)閉狀態(tài)。該模式可以有效地降低探測器的暗計數(shù)和死時間，但缺點是門脈沖信號的引入會產(chǎn)生尖峰噪聲，干擾信號的提取。同時門脈沖信號的時間間隔較長，飽和計數(shù)率較低，且需要預知光子的到達時間。2.1.3 吉赫茲正弦門控 InGaAs/InP APD 單光子探測器


本文編號：3225620