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基于单光子探测与计数的光子计数激光测距实验设计
1
作者
石铭
吴雯惠
+3 位作者
周冰玉
胡坤
郭艺琳
杨春勇
《实验技术与管理》
北大核心
2026年第1期131-137,共7页
光子计数激光测距通过引入单光子探测和单光子计数技术,将探测灵敏度提升至单光子级别。相比传统方法,该技术摆脱了对大功率激光器和强回波信号的依赖,在远距离测量、高精度和低功耗集成应用方面优势突出。为促进该技术在实验教学中的应...
光子计数激光测距通过引入单光子探测和单光子计数技术,将探测灵敏度提升至单光子级别。相比传统方法,该技术摆脱了对大功率激光器和强回波信号的依赖,在远距离测量、高精度和低功耗集成应用方面优势突出。为促进该技术在实验教学中的应用,该文设计了一种适用于光电信息类相关专业的单光子激光测距教学实验系统。该系统基于InGaAs单光子雪崩二极管(SPAD)设计信号检测电路进行单光子探测,结合阈值甄别方法改善探测器的探测效率、暗计数及时间抖动等性能。利用FPGA结合脉冲计数法和抽头延迟链技术,完成高精度时间测量和计数。利用该系统开展了光子计数激光测距综合实验,有利于培养光电信息专业学生对复杂工程实践的认识和兴趣,提高创新实践能力。
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关键词
单光子探测
单光子计数
激光测距
ingaas
spad
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职称材料
基于InGaAs单光子探测器的线阵扫描激光雷达及其光子信号处理技术研究
被引量：
9
2
作者
张笑宇
王凤香
+8 位作者
郭颖
王文娟
罗永锋
武文
侯佳
姜紫庆
彭梓强
黄庚华
舒嵘
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第3期178-186,共9页
随着探测体系的发展,基于单光子探测技术的光子计数激光雷达受到了广泛关注,有效降低了系统对激光功率的需求,广泛应用在远距离测距及成像领域。针对激光雷达在人眼安全波段的工作需求,基于自由运转模式InGaAs/InP SPAD单光子探测器设...
随着探测体系的发展,基于单光子探测技术的光子计数激光雷达受到了广泛关注,有效降低了系统对激光功率的需求,广泛应用在远距离测距及成像领域。针对激光雷达在人眼安全波段的工作需求,基于自由运转模式InGaAs/InP SPAD单光子探测器设计了一套多元收发的远程线阵光子计数激光雷达扫描成像原型系统,对探测器在日光背景下的探测概率影响因素展开了分析,配合主动淬灭电路设计及工作温度、偏压调整获得了系统的最佳工作点,并针对扫描视场中孤立目标特征采用了点云滤波及后脉冲预处理算法,将单个接收通道的原始数据率由200 kbps量级降低至小于1 kbps。与记录单次回波相比,单个测距周期记录四次回波可将有效数据量提升约5%。同时也对探测器的噪声及后脉冲等特性进行了分析。该系统工作波段为1550 nm,探测器线阵规模可达到128元,激光重频为20 kHz,可在2 s内实现水平200°范围内的激光三维成像,作用距离>3 km。经过成像算法处理,该系统在日光条件下成功实现多距离目标三维成像,成像目标清晰。
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关键词
激光雷达
光子计数
三维成像
单光子探测
ingaas
/InP
spad
原文传递
单光子雪崩二极管阵列与硅光芯片的混合集成(特邀)
3
作者
任晓松
范元滨
+3 位作者
史衍丽
袁之良
黄翊东
张巍
《光学学报(网络版)》
2024年第1期5-12,共8页
基于倒装焊技术,实现了4×1铟镓砷/铟磷(InGaAs/InP)单光子雪崩二极管(SPAD)阵列和硅光芯片的混合集成。对4×1 SPAD阵列中两个SPAD在10℃温度下同时进行测试,当偏置电压较低时,片上光子探测效率为5%~6%,对应的暗计数率分别为1....
基于倒装焊技术,实现了4×1铟镓砷/铟磷(InGaAs/InP)单光子雪崩二极管(SPAD)阵列和硅光芯片的混合集成。对4×1 SPAD阵列中两个SPAD在10℃温度下同时进行测试,当偏置电压较低时,片上光子探测效率为5%~6%,对应的暗计数率分别为1.6×10^(-5)counts/gate和4.5×10^(-5)counts/gate。提高偏置电压后,片上光子探测效率可提升至10%以上。进一步地,利用集成的SPAD阵列和硅光片上分束器实现了弱相干态Hong-Ou-Mandel (HOM)干涉的测量,得到的HOM干涉条纹可视度为45.0%±1.2%,证明了硅光芯片光子操控功能和SPAD阵列多路单光子探测功能综合集成的有效性。这种混合集成为实现规模化的光量子信息系统提供了一种可能的解决方案。
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关键词
ingaas
/InP
spad
阵列
硅光芯片
混合集成
单光子探测器
HOM干涉
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职称材料
题名
基于单光子探测与计数的光子计数激光测距实验设计
1
作者
石铭
吴雯惠
周冰玉
胡坤
郭艺琳
杨春勇
机构
中南民族大学电子信息工程学院
中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室
中南民族大学智能物联技术湖北省工程研究中心
出处
《实验技术与管理》
北大核心
2026年第1期131-137,共7页
基金
湖北省自然科学基金创新群体项目(2024AFA030)
湖北高校省级教学改革研究项目(JYZD20022)
武汉市知识创新专项(2022010801010401)。
文摘
光子计数激光测距通过引入单光子探测和单光子计数技术,将探测灵敏度提升至单光子级别。相比传统方法,该技术摆脱了对大功率激光器和强回波信号的依赖,在远距离测量、高精度和低功耗集成应用方面优势突出。为促进该技术在实验教学中的应用,该文设计了一种适用于光电信息类相关专业的单光子激光测距教学实验系统。该系统基于InGaAs单光子雪崩二极管(SPAD)设计信号检测电路进行单光子探测,结合阈值甄别方法改善探测器的探测效率、暗计数及时间抖动等性能。利用FPGA结合脉冲计数法和抽头延迟链技术,完成高精度时间测量和计数。利用该系统开展了光子计数激光测距综合实验,有利于培养光电信息专业学生对复杂工程实践的认识和兴趣,提高创新实践能力。
关键词
单光子探测
单光子计数
激光测距
ingaas
spad
Keywords
single-photon detection
single-photon counting
laser ranging
ingaas spad
分类号
TN24 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
基于InGaAs单光子探测器的线阵扫描激光雷达及其光子信号处理技术研究
被引量：
9
2
作者
张笑宇
王凤香
郭颖
王文娟
罗永锋
武文
侯佳
姜紫庆
彭梓强
黄庚华
舒嵘
机构
中国科学院上海技术物理研究所
中国科学院大学
上海量子科学研究中心
上海理工大学光电信息与计算机工程学院
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第3期178-186,共9页
基金
上海市市级科技重大专项(2019SHZDZX01)
船舶态势智能感知系统研制(MC-201920-X01)
上海市自然科学基金(19ZR1466000)。
文摘
随着探测体系的发展,基于单光子探测技术的光子计数激光雷达受到了广泛关注,有效降低了系统对激光功率的需求,广泛应用在远距离测距及成像领域。针对激光雷达在人眼安全波段的工作需求,基于自由运转模式InGaAs/InP SPAD单光子探测器设计了一套多元收发的远程线阵光子计数激光雷达扫描成像原型系统,对探测器在日光背景下的探测概率影响因素展开了分析,配合主动淬灭电路设计及工作温度、偏压调整获得了系统的最佳工作点,并针对扫描视场中孤立目标特征采用了点云滤波及后脉冲预处理算法,将单个接收通道的原始数据率由200 kbps量级降低至小于1 kbps。与记录单次回波相比,单个测距周期记录四次回波可将有效数据量提升约5%。同时也对探测器的噪声及后脉冲等特性进行了分析。该系统工作波段为1550 nm,探测器线阵规模可达到128元,激光重频为20 kHz,可在2 s内实现水平200°范围内的激光三维成像,作用距离>3 km。经过成像算法处理,该系统在日光条件下成功实现多距离目标三维成像,成像目标清晰。
关键词
激光雷达
光子计数
三维成像
单光子探测
ingaas
/InP
spad
Keywords
lidar
photon counting
3D imaging
single-photon detection
ingaas
/InP
spad
分类号
TN958.98 [电子电信—信号与信息处理]
原文传递
题名
单光子雪崩二极管阵列与硅光芯片的混合集成(特邀)
3
作者
任晓松
范元滨
史衍丽
袁之良
黄翊东
张巍
机构
清华大学电子工程系
北京量子信息科学研究院
云南大学物理与天文学院
出处
《光学学报(网络版)》
2024年第1期5-12,共8页
基金
国家重点研发计划(2023YFB2805400)
国家自然科学基金(92365210)
+2 种基金
清华大学自主科研项目和清华-珠海华发建筑光电子联合研究院项目
云南省重大科技专项(202402AC080001)
云南贵金属实验室科技计划项目(YPML-2022050220)
文摘
基于倒装焊技术,实现了4×1铟镓砷/铟磷(InGaAs/InP)单光子雪崩二极管(SPAD)阵列和硅光芯片的混合集成。对4×1 SPAD阵列中两个SPAD在10℃温度下同时进行测试,当偏置电压较低时,片上光子探测效率为5%~6%,对应的暗计数率分别为1.6×10^(-5)counts/gate和4.5×10^(-5)counts/gate。提高偏置电压后,片上光子探测效率可提升至10%以上。进一步地,利用集成的SPAD阵列和硅光片上分束器实现了弱相干态Hong-Ou-Mandel (HOM)干涉的测量,得到的HOM干涉条纹可视度为45.0%±1.2%,证明了硅光芯片光子操控功能和SPAD阵列多路单光子探测功能综合集成的有效性。这种混合集成为实现规模化的光量子信息系统提供了一种可能的解决方案。
关键词
ingaas
/InP
spad
阵列
硅光芯片
混合集成
单光子探测器
HOM干涉
Keywords
ingaas
/InP
spad
array
silicon photonic chip
hybrid integration
single-photon detector
HOM interference
分类号
TN256 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于单光子探测与计数的光子计数激光测距实验设计
石铭
吴雯惠
周冰玉
胡坤
郭艺琳
杨春勇
《实验技术与管理》
北大核心
2026
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于InGaAs单光子探测器的线阵扫描激光雷达及其光子信号处理技术研究
张笑宇
王凤香
郭颖
王文娟
罗永锋
武文
侯佳
姜紫庆
彭梓强
黄庚华
舒嵘
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023
9
原文传递
3
单光子雪崩二极管阵列与硅光芯片的混合集成(特邀)
任晓松
范元滨
史衍丽
袁之良
黄翊东
张巍
《光学学报(网络版)》
2024
0
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