1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 中国科学院国家授时中心中国科学院时间基准及应用重点实验室，陕西 西安 710600
3 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
平衡零拍探测技术是测量压缩态量子噪声的主要方法之一，通过光电二极管阵列和多路并行电感-电容（L-C）耦合跨阻的方式，实现了一种低噪声、高信噪比的多像素平衡零拍探测器，探测器的工作带宽为5 MHz。每一个像素通道中，光功率为1.66 mW的815 nm激光入射时，散粒噪声功率在2 MHz分析频率处比电子学噪声高23 dB。当光强分布在所有像素通道时，各通道散粒噪声功率和入射光强成正比，验证了探测器可以实现多通道并行的平衡零拍探测。该探测器可实现量子光学频率梳的频谱可分辨平衡零拍探测，为量子光学频率梳在量子精密测量领域的应用提供高性能的探测工具。
探测器 跨阻放大器 量子光学频率梳 平衡零拍探测器 光电二极管阵列 信噪比
激光雷达(LiDAR)广泛应用于航天器导航、安防监控、3-D测绘、自动驾驶汽车、**装备及机器人等领域, 具有重要的**和民用价值。雪崩光电二极管(APD)阵列探测技术在LiDAR的发展过程中发挥着至关重要的作用。介绍了LiDAR和APD阵列的应用背景, 综述了APD阵列和LiDAR系统的发展历程和最新进展, 最后总结了APD阵列探测技术的发展前景和研究趋势。
激光技术 激光雷达 探测器 雪崩光电二极管阵列 自动驾驶汽车 laser technique light detection and ranging detectors avalanche photodiode array autonomous vehicle
Author Affiliations
Abstract
Institute of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
We have designed and fabricated zero-bias operational two-element symmetric-connected photodetector arrays (SC-PDAs). The designed SC-PDAs have higher saturation currents, larger RF power, and better frequency responses than the single photodetector (PD) under zero bias. The bias-free SC-PDA with 15 μm diameter of each PD demonstrated a 3 dB bandwidth of 19.4 GHz at 0.5 mA. The RF saturation photocurrent and maximum RF output power of the SC-PDA with 40 μm, 50 μm, and 60 μm diameters under zero bias are over 9.31 mA and ?5.86 dBm at 3 GHz, 14.52 mA and 1.17 dBm at 1 GHz, and 13.72 mA and ?1.76 dBm at 1 GHz, respectively.
photodetectors photodiode array microwave photonics Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 012501
北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
针对行波光电探测器阵列(TW-PDA)的传输时延导致各路电信号在输出终端产生相位失配，影响整体频率响应的问题，提出了一种叉状光电探测器阵列(F-PDA)的电极结构.该电极采用对称连接结构代替TW-PDA的逐级连接结构的方法，使得各路光电探测器单元与信号输出终端的距离保持一致，从而克服传统结构中由于传输时延带来的一系列问题.电极的结构参数经HFSS进行设计并优化后，在100 GHz内的最大插入损耗不超过1.5 dB，特征阻抗稳定于50Ω 左右.实验结果表明，制备的TW-PDA在40 GHz下的插入损耗约2.5 dB，3 dB带宽约6.9 GHz; 而F-PDA对应的测试结果分别约1.36 dB以及13.8 GHz.相比而言，本文提出的结构存在明显的性能提升.
光电探测器阵列 电极 共面波导 插入损耗 光载无线 Photodiode array Electrodes Coplanar waveguide Insertion loss Radio-over-Fiber(RoF) 光子学报
2019, 48(11): 1148016
1 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现在机载条件下对降水粒子进行成像测量,设计了一种基于光电二极管阵列的成像测量系统。 该测量系统由光学系统、硬件系统和软件系统三部分组成,其中光学系统可实现激光光束整形和对粒子进行 成像;硬件系统则由前端信号调理电路和FPGA控制电路两部分组成,主要实现粒子图像信号的采集与处理;软 件系统则包含下位机软件系统和上位机软件系统两部分,可实现对粒子图像的压缩、显示和存储。室内标定实 验结果表明,系统探测的分辨率为60 μm,可探测粒径范围是60～7400{\\mkern 1mu}μm;外场飞行试验表明,所设计的系统可 满足在机载飞行条件下对降水粒子进行成像测量的要求。
激光技术 成像测量系统 光电二极管阵列 降水粒子 机载仪器 laser technology imaging and measurement system photodiode array precipitation particles airborne instrument
1 中北大学 电子测试技术国家重点实验室，太原 030051
2 中国人民解放军 63856部队，吉林 137001
为了帮助铅球运动员快速提高成绩，设计了一种新的铅球运动参量测试系统。该系统由一组基于菲涅耳透镜的激光平行光幕和光敏二极管阵列组成，采用现场可编程门阵列进行信号处理。该方法可以方便地测试铅球的出手角度和速度，并将测试结果直观地显示在液晶显示屏上。结果表明，该系统设计新颖、结构简单、成本低廉，可作为运动员日常训练之用，具有广泛的应用前景。
测量与计量 激光技术 角度 光敏二极管阵列 速度 现场可编程门阵列 measurement and metrology laser technique angle photodiode array velocity field-programmable gate array
在利用高密度线性阵列探测器成像时, 探测阵列单元间的串扰将直接影响器件的成像质量。文章对厚度为100μm的背照式PIN光电探测器线性阵列的电串扰特性进行了分析, 通过Silvaco TCAD器件仿真软件对阵列的暗电流和光电流进行了仿真, 分析了像元间的电串扰特性, 同时对比分析了保护环结构对器件的暗电流和电串扰特性的影响。仿真结果表明, 保护环结构器件的暗电流和电串扰性能均优于无保护环的结构, 在有保护环时PIN器件的串扰是无保护环结构的1/5。
PIN探测器阵列 串扰 保护环 PIN photodiode array crosstalk guard ring
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学部， 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院， 北京 100039
光学系统是分光光度计的核心部分，以光谱仪基本原理和光学设计理论为基础，以便携化、低成本、且满足设计要求的光谱范围和分辨率为具体设计目标，对李特洛系统、艾伯特-法斯梯系统、切尔尼-特纳系统、交叉式切尔尼-特纳系统这4种可行的设计方案进行了比较与分析，提出以平面衍射光栅作为色散元件的非对称交叉式Czerny-Turner结构作为该设计的系统结构。用光学软件对该系统进行模拟和优化，设计结果表明: 设计的系统光谱范围为360nm～740nm，光谱分辨率为10nm、F数为5.25、光谱展开为44.1mm、系统体积约80mm×69mm×62mm，满足精度高、体积小及成本低等设计要求。
色度计 分光光度计 交叉式Czerny-Turner结构 平面衍射光栅 硅光电二极管阵列 colorimeter spectrophotometer crossed Czerny-Turner structure plane diffracting grating Si photodiode array
1 上海大学计算机工程与科学学院， 上海 200072
2 安徽师范大学数学计算机科学学院， 安徽 芜湖 241000
提出了一种用半反半透平面镜、检偏器、微透镜阵列、二维并行光电二极管阵列探测器、SRAM存储器阵列和嵌入式系统构建三值光学解码器的方法，实现将三值光学运算器的运算结果从二维线偏振光信号并行转换为三值电信号。以CMOS图像传感器和32位嵌入式系统为核心设计并实现了百位量级三值光学解码器的模拟装置，对三值逻辑光学运算器的输出结果进行了解码实验，结果表明,解码准确率达到100％，可处理的数据宽度达到128位以上，且易扩展到千位和万位量级。同已有光计算实验系统的解码装置相比，其最大的优点是,高数据宽度、可编程性、可控制性和高扩展性。
信息光学 三值光计算机 解码器 光电二极管阵列探测器
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
从APD阵列的响应特性出发，利用随机点的统计学描述，建立了光子计数成像的一维点过程数学模型。通过对光子事件发生时间统计特性的描述，分析了光子密度、门控时间、雪崩光电二极管恢复时间等因素对光子计数成像质量的影响。并采用蒙特卡罗方法，对近红外波段不同光子密度条件下多种计数间隔的成像质量进行了仿真，给出了仿真结果。
光子计数成像 雪崩光电二极管阵列 泊松点过程 蒙特卡罗仿真 photon counting imaging avalanche photodiode array Poisson point process Monte Carlo simulation
