本文關鍵詞：多光束光子計數(shù)激光測距，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：單光子探測器為量子調控、激光遙感和超靈敏光譜等重大科學研究提供重要的探測器件,是發(fā)展具有戰(zhàn)略意義的尖端高新技術的重要基礎。然而,在測距的實際應用中,傳統(tǒng)的單光子探測器雖然具有高靈敏度,卻會因為飽和計數(shù)率低而無法探測大強度動態(tài)范圍的回波信號,因而無法適應大距離動態(tài)范圍測量。并且基于單光子探測器的激光測距由于現(xiàn)有技術的限制,測量速度慢,不利于實現(xiàn)大范圍快速測量。本文提出具有兩種工作模式的硅雪崩光電二極管(Si APD)探測器實現(xiàn)大動態(tài)范圍激光測距。通過改變加載在APD上的偏置電壓,完成探測器在線性模式與蓋革模式間的轉換,從而實現(xiàn)平均光子數(shù)超過106大強度動態(tài)范圍的激光測距。并通過分析和補償測距中不同增益下APD探測光子的時間抖動、峰值漂移和背景噪聲,提高了雙模式探測器在室內30米與外場500米的實驗環(huán)境下的測距精度,證明了這種新方法可以根據(jù)探測距離和背景環(huán)境進行探測模式切換,光子脈沖探測的強度動態(tài)范圍超過6個數(shù)量級,并且通過調節(jié)探測器的增益可以有效抑制背景光的干擾,提高探測的信噪比,從而實現(xiàn)大動態(tài)范圍激光測距。在此基礎上,本文提出多光束光子計數(shù)激光測距方法,通過使用達曼光柵將單束激光分束成一維光束陣列,在接收鏡頭焦平面采用光纖陣列將多光束的回波信號耦合到多通道單光子探測器,最后使用時間相關單光子符合計數(shù)方法實現(xiàn)多光束高精度激光測距。本文利用多通道單光子探測器提高探測靈敏度,降低激光能量,加快了測距的速度,實現(xiàn)了室內30米距離的10光束光子計數(shù)激光測距,并且對光束間的串擾進行了驗證,證明了光纖耦合單光子探測陣列應用于多光束光子計數(shù)激光測距的可行性。
【關鍵詞】：單光子探測 硅雪崩光電二極管 光子計數(shù)激光測距
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN249
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第1章 研究背景9-13
• 第2章 雙模式探測器研制13-17
• 2.1 雙模式探測器介紹13-14
• 2.2 雙模式探測器測試與實驗14-17
• 2.2.1 線性模式探測器輸出14-15
• 2.2.2 蓋格模式探測器輸出15-16
• 2.2.3 探測器動態(tài)探測范圍16-17
• 第3章 基于雙模式探測器的激光測距17-21
• 3.1 雙模式探測器激光測距實驗裝置17-18
• 3.2 雙模式探測器的測距實驗與結果分析18-21
• 3.2.1 探測器測距實驗18-19
• 3.2.2 探測器時間特性分析19-21
• 第4章 多光束光子計數(shù)激光測距21-26
• 4.1 多光束光子計數(shù)測距實驗裝置21-23
• 4.1.1 激光陣列與光纖陣列22-23
• 4.1.2 10通道單光子探測器23
• 4.2 多光束光子計數(shù)測距數(shù)據(jù)分析23-26
• 4.2.1 10光束光子計數(shù)激光測距23-25
• 4.2.2 10光束光子計數(shù)測距串擾驗證25-26
• 第5章 總結與展望26-27
• 5.1 本文工作重點26
• 5.2 展望26-27
• 參考文獻27-30
• 碩士期間成果與獎勵30-31
• 致謝31

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