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。

将12片自主研发的L3072UD型线阵CCD进行拼接，每片CCD的垂直转移脉冲（ΦP）、水平转移脉冲（ΦH1, ΦH2）和复位脉冲（ΦR）的驱动脉冲设计成相同的波形，通过电子快门的开启时间分别控制每片CCD的积分时间，且每3片CCD的驱动脉冲共用一个驱动，实现了一种12片CCD同时工作的光谱采集系统。将该系统应用于火花光谱仪，对样品的铜含量进行检测。实验结果表明，该CCD光谱采集系统能够实现2的铜含量检测精度，检测灵敏度高、通用性强，具有一定的推广应用价值。

随着光电二极管的用量不断增大, 手动测试筛选已满足不了测试需求, 定制自动测试系统又存在成本较高、不易推广的缺点。为提高测试效率、解放人力资源及便于测试系统推广, 采用一台KEITHLEY 2400源表及开关控制板构建了批量快速测试系统。开关控制板的阵列开关采用两片1∶8多路复用器实现, 与采用继电器实现相比, 降低了硬件设计难度及复杂度。将开关控制部分与器件载体部分分别设计在两块电路板上, 并用两块载体板交替完成器件安装与测试, 能实现器件插拔与器件测试并行进行, 缩短了测试等待时间。将测试控制、参数测试及数据处理流程化, 使测试效率得到了进一步提高。试验结果表明: 搭建的测试系统可实现一批64只器件的一键式测试, 每只器件单个参数平均测试时间不到1s, 且测试准确度较高。

为保证图像还原质量的情况下实现数字相机实时处理的功能, 提出了一种基于梯度的单通道独立插值算法。通过引入绿色分量的水平、垂直梯度及梯度差值的阈值不仅可以使图像的边界信息得到更好的保存, 也可以使平滑区域的色彩更加平滑。同时引入红色、蓝色分量的斜45°、斜135°方向的梯度作为边界判定的补充, 保证三种颜色通道的边界都能得到有效判断, 使整个图像边界变得更清晰。为验证算法的插值效果, 采用Matlab进行仿真测试。仿真表明: 该插值算法在平滑区和边界都能得到较理想的效果, 相对最近邻插值和双线性插值边界, 拉链现象明显降低。理论分析表明: 该算法避免了复杂的乘除运算, 易于硬件实现, 且适宜于并行处理。