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
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
盖革模式雪崩光电二极管阵列(G-APDs)是近年来新兴的弱光探测器件。基于盖革模式APD 探测概率的分析，利用卫星激光测距系统的仿真结果，对G-APDs的卫星激光测距系统进行研究。在回波强度为单光子量级、仅考虑探测器暗计数噪声的情况下，相对于单元探测的单光子探测器，采用阵列探测器能够有效的增加回波信号的探测点数；在同样噪声的情况下，回波强度为多光子时，采用阵列探测器能够减少盖革模式探测器探测概率的极大值相对回波光电子数极大值的漂移量；在回波强度为单光子量级，同时考虑天空背景噪声和探测器暗计数噪声时，采用阵列探测器能够有效降低噪声对信号回波的淹没效应。
探测器 盖革模式光电二极管阵列 数值仿真 卫星激光测距
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 中国科学院上海技术物理所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
2 中国科学院研究生院，北京 100039
采用砷(As)掺杂HgCdTe材料研制了响应截止波长为12.5 μm，规格为256×1的长波红外光电二极管阵列.实验设计了一种新的pn结测量方法，测量发现砷掺长波HgCdTe材料离子注入形成pn结深度在3.6~5.3 μm之间，而其最大横向尺寸大约是设计尺寸的1.3倍.实验采用一种改进的表面处理工艺制备了砷掺HgCdTe长波红外光电二极管阵列，获得了良好的电学性能，该工艺与常规表面处理工艺相比可以使器件峰值阻抗提高2个量级，而-0.5 v偏压下的动态电阻可提高约30倍.研究认为，器件性能提高的原因是由于改进工艺可以有效抑制器件表面漏电流.
As掺HgCdT 长波HgCdTe红外光电二极管阵列 伏安特性 表面处理工艺 arsenic doped HgCdTe long-wavelength HgCdTe infrared photodiode arrays electrical characteristic surface processing
长春理工大学光电工程学院， 吉林 长春 130022
激光雷达系统信噪比(SNR)直接影响了系统距离像和强度像的好坏。运用信号相关检测理论，分析了多脉冲积累下的非扫描激光雷达系统信噪比。考虑到雪崩光电二极管（APD）阵列、工作环境因素和激光雷达系统参数等，对多脉冲积累下的信噪比进行了仿真分析。在100个脉冲积累数目下，信噪比提高了9.35 dB，之后随脉冲积累数目的继续增加，信噪比提高的幅度不明显。研究表明：运用脉冲积累这一方法能够提高系统信噪比。
激光技术 激光雷达 信噪比 多脉冲积累 雪崩光电二极管阵列 激光与光电子学进展
2012, 49(5): 051401
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 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
为了简化生化分析过程,提高测量精度,提出了统一积分时间数据测量法。根据光电二极管阵列(PDA)驱动程序和光电转换原理,推导出光强与积分时间档的关系式;然后,在实验的基础上按照PDA性能参数确定线性工作区间,再将各个积分时间暗电流数据记录下来,在数据采集过程中将相应的积分时间档下的暗电流数据扣除,以保证暗电流给分析仪器造成的误差最小。实验结果表明,采用该方法使工作效率提高了1~3倍,检测精度提高了25%。在以光纤光谱仪为主体的微型生化分析仪样品检测中的应用表明,采用该方法简化了实验步骤,在测试样品浓度发生很大变化时,也可以使仪器有较高的测试精度。
光电二极管阵列(PDA) 生化分析仪 积分时间 Photo Diode Array(PDA) CCD CCD biochemical analyzer integral time
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
