针对三维激光雷达的应用场景对雪崩光电二极管(APD)焦平面的性能要求, 研究并制备了一种2×128硅基线性模式APD焦平面组件, 它由硅基APD焦平面阵列、读出电路和制冷封装管壳组成。APD像元采用拉通型结构, 通过大尺寸微透镜实现了高填充因子, 通过隔离环掺杂实现了串扰抑制。通过离子注入工艺实现了击穿电压和响应电流的均匀性。设计大带宽低噪声跨阻放大电路、高精度计时电路, 实现了窄脉宽、高灵敏度探测。采用气密性封装, 实现了APD焦平面制冷一体化封装, 制冷温差在40K以上。测试结果表明, 焦平面的探测阈值光功率可达3.24nW, 响应非均匀性为3.8%, 串扰为0.14%, 最小时间分辨率可达0.25ns, 实现了强度信息与时间信息同时输出的功能。

设计了一种用于激光三维成像的128×2线性模式APD焦平面探测器，器件包括硅基APD焦平面阵列和读出电路。硅基APD焦平面阵列采用拉通型n+pπp+结构，像元中心距为150μm，工作在线性倍增模式。读出电路采用单片集成技术，将前置放大电路、TDC计时电路和ADC等功能模块集成在单一硅片上。整个线性模式APD焦平面探测器可实现128×2阵列规模的激光信号并行检测，并采用LVDS串口输出激光脉冲信号的飞行时间信息和峰值强度信息。测试结果显示，该线性模式APD三维成像探测器可同时获取时间信息和强度信息，成像功能正常。

基于一种光接收器件的电路结构, 利用硅基BJT工艺对光电二极管和接收电路进行了设计。通过引入辅助开关电路以及双结光电二极管, 提高了输出晶体管的关断速度。测试结果显示, 该光接收电路在870nm波长下的数据速率可达到10MBd。

针对中值滤波导致部分图像细节损失和均值滤波出现模糊现象, 设计了一种适用于椒盐和高斯混合噪声的自适应滤波算法。该算法先用最小邻域的均值和阈值判断噪声类型, 然后使用加权中值滤波处理椒盐噪声, 再利用拉普拉斯算子和相应阈值判断图像边缘细节, 最后对高斯噪声进行加权均值滤波。实验仿真结果表明, 从图像视觉效果来看, 相比单独使用中值和均值滤波降噪, 自适应滤波算法对图像的还原效果更好, 图像细节保存较好, 模糊程度相对较弱, 图像更清晰。通过对比峰值信噪比(PSNR)和均方误差(MSE), 对混合噪声进行处理时, 滤波算法的PSNR和MSE值优于中值和均值滤波, 有效还原了噪声图像。整个算法是在最小邻域空间进行, 易于实现, 对混合噪声的处理效果较好, 为图像处理的系统集成化设计提供了技术支持。

基于视网膜特有的细胞排布方式, 并利用CMOS图像传感器工艺, 设计并制造了一种仿视网膜的光电探测器。为降低像素尺寸因素引起的图像非均匀性, 光电探测器采用7T对数像素结构。测试结果显示该光电探测器具有良好的成像效果。

设计了64×64 AlGaN雪崩光电二极管（APD）阵列的读出电路, 该读出电路采用了具有稳定探测器偏压能力的电容跨阻抗放大器（CTIA）结构。利用APD的等效电路模型, 推导了电荷-电压转换因子（CVF）与积分电容、放大器增益的关系。为增加最大探测光电流、降低响应的非均匀性, 利用上述关系得到积分电容为70fF, 放大器增益为300。读出电路的地址选择采用移位寄存器来实现, 并采用电压缓冲器实现信号的输出。