1 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室, 北京100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京100049
3 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心, 北京 100083
设计了一款用于激光雷达的CMOS单光子飞行时间图像传感器.该传感器集成了16个结构优化的单光子雪崩二极管像素和一个双计数器结构的13-bit时间数字转换器电路.每个像素单元包括一个新型的主动淬灭-恢复电路.该设计通过优化器件的保护环来降低器件的暗噪声; 带有反馈回路的主动淬灭-恢复电路用于降低死时间; 时间数字转换器采用双计数器结构来避免计数器的亚稳态导致的计数错误.基于CMOS 180 nm标准工艺制作了该传感器.测试结果表明：在1 V的过偏压下, 单光子雪崩二极管列阵的中值暗计数率为8 kHz; 在550 nm波长光照下探测效率最高, 为18%; 设计的主动淬灭-恢复电路将死时间有效降低至8 ns; 时间数字转换器的分辨率为416 ps, 帮助整个系统实现厘米级距离分辨率.该传感器在0.5 m距离下实现了空间分辨率为320×160的深度图像, 其测距的最大非线性误差为1.9%, 准确度为3.8%.
单光子雪崩二极管 CMOS工艺 飞行时间测量 激光雷达 时间数字转换器 Single photon avalanche diode CMOS technology Time-of-flight LiDAR Time-to-digital converter
哈尔滨工业大学空间光通信技术研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150080
针对2013 年9 月6 日美国宇航局(NASA)发射的月球大气与尘埃环境探测器飞船上进行的月球激光通信演示验证(LLCD)，从实验设计和后续发展方面进行综述。实验中，飞船上的LLCD 太空终端与主要的月球激光通信地面终端或与欧洲空间局的月球激光通信地面系统完成双向通信，而与美国喷气推进实验室的月球激光通信“光通信望远镜实验室”(OCTL)终端仅进行下行链路通信。LLCD 系统还进行了优于厘米精度测距的双向飞行时间测量。未来NASA 的激光通信中继演示验证任务将基于LLCD 系统的相关设计。最后对LLCD 的启示进行了讨论。
光通信 月球激光通信演示验证 激光通信 飞行时间测量 激光通信中继验证 激光与光电子学进展
2014, 51(4): 040004
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院
2 光电信息技术科学教育部重点实验室，天津 300072
针对远程目标异地作用的特性以及异地时间测量对时间统一标准的严格要求，提出了一种基于GPS 的高精度异地目标光信号时间测量系统。该系统将GPS 授时与本地温补晶振时钟结合起来，利用GPS 授时秒脉冲1 pps进行时间同步，由本地时钟结合GPS 的标准时间测量出飞行目标启动和停止的精确时间及时间间隔；同时设计了高精度的授时方案，对GPS 秒脉冲进行监控和补偿，有效提高了系统的可靠性。实验表明，该系统测量在400 s内所产生的累积测量误差小于300 μs，等效精度达到7.5×10-7。
GPS 授时 本地温补晶振时钟 时间同步 异地目标飞行时间测量 GPS time service local crystal oscillator clock time synchronization measurement of time of flight target in different
1 清华大学电子工程系,北京,100084
2 长春理工大学高功率半导体激光国防科技重点实验室,吉林,长春,130022
自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法,该方法解决了传统脉冲激光测距测量精度与测量速度之间的矛盾.其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度.设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距的飞行时间测量系统.CPLD的使用提高了激光测距的精度,并且系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪.对自触发脉冲激光测距进行了实验研究,在20 m的测量范围内,获得了±0.98 mm的测距精度.
激光技术 脉冲激光测距 自触发 飞行时间测量 精度 laser techniques pulsed laser ranging self-triggering time-of-flight measurement CPLD CPLD precision
