华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
多波束单光子雷达在对地测绘和远距离成像等领域具有重要应用，而多通道计时测量技术很大程度上决定了整个系统的性能。因此，提出了一种基于时钟相移法的多通道时间数字转换并行测量方法。该方法可在单块Xilinx Artix-7系列现场可编程门阵列芯片上实现了100通道单光子信号的同时计时测量，计时分辨率可达到1.0 ns，测量精度为360 ps，量程为65 μs。基于该装置可实现稳定性高、功耗小、速度快、结构紧凑的多通道单光子回波信号的高精度测量，满足多波束单光子雷达系统的计时需求。
探测器 单光子雷达 时钟相移法 现场可编程门阵列 计时测量 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0204001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 e-mail: zhhli@lps.ecnu.edu.cn
We report a frequency-multiplexing method for multi-beam photon-counting light detection and ranging (LiDAR), where only one single-pixel single-photon detector is employed to simultaneously detect the multi-beam echoes. In this frequency-multiplexing multi-beam LiDAR, each beam is from an independent laser source with different repetition rates and independent phases. As a result, the photon counts from different beams could be discriminated from each other due to the strong correlation between the laser pulses and their respective echo photons. A 16-beam LiDAR system was demonstrated in three-dimensional laser imaging with 16 pulsed laser diodes at 850 nm and one single-photon detector based on a Si-avalanche photodiode. This frequency-multiplexing method can greatly reduce the number of single-photon detectors in multi-beam LiDAR systems, which may be useful for low-cost and eye-safe LiDAR applications.
Photonics Research
2019, 7(12): 12001381
基于Pockels效应的Sagnac型光学电压互感器的传感单元是由法拉第准直旋光器和BGO晶体构成, 其中由偏振串扰引入的非线性误差是影响互感器测量精度及稳定性的主要误差来源。为了抑制传感单元存在的非线性误差, 从主要光路器件及器件间的耦合点中分析产生偏振串扰的非理想耦合点及耦合机理, 并提取表征该耦合点的误差特征参量, 建立各非理想耦合点的传输模型, 由此推导由传感单元偏振串扰引入的非线性误差模型, 数值仿真并实验验证非理想偏振耦合对互感器性能的影响。在此基础上, 提出了由BGO晶体敏感环境振动、温度波动等产生的非线性误差的抑制方法, 实验结果验证了抑制方法的有效性。
光学测量 光学电压互感器 传感单元 偏振串扰 非线性误差 optical measurement Sagnac Sagnac optical voltage sensor sensing element polarization crosstalk nonlinear error
清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室, 北京 100084
体全息光学相关器基于体光栅的布拉格选择性，在记录介质的共同体积中利用角度复用存储多幅图像。相关计算时，输入一幅图像可以并行输出所有的相关点，每个相关点的强度代表输入图像与对应库图像之间的内积值。分析了提高体全息光学相关器运算精度和速度的关键技术。总结了近年来采用散斑调制技术降低相关通道串扰，采用二维随机交错方法消除图案依赖行为，采用多样本并行估计方法提高并行运算精度，采用读写分离结构实观系统小型化集成等体全息光学相关器技术方面的研究进展。目前体全息光学相关器已经实现超过7500通道的并行运算能力，运算速度达到138 GHz。系统在遥感图像匹配、指纹识别等领域的成功应用证明了其高速高精度运算能力。
全息 体全息光学相关器 光计算 相关识别 并行运算 角度复用
