APD微弱光电信号探测技术研究

论文摘要

光学技术与微电子技术的结合,给现代信息产业带来了新的突破性发展,特别是光电探测在军事方面的应用前景。本文针对波长为0.905μm的激光脉冲,设计了一个微弱光电信号的探测系统。主要由APD、跨阻放大电路、电压增益可控电路、峰值保持电路组成。论文以0.905μm波长10ns脉宽的激光信号作为探测光脉冲,从波长、功率、噪声、概率等方面入手,检测系统的指标。该方案采用滨松公司的S9251系列APD进行光电转换,首先以NE5210进行跨阻放大,紧接着以AD8330进行电压增益可控放大,并用MAX436进行峰值保持,最后根据电路特点给出了噪声、带宽的模型。本文对探测电路的设计思想对以后同类型电路设计具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半导体光电探测器的发展
• 1.2.1 光电导探测器
• 1.2.2 光伏探测器
• 1.2.3 多孔硅基光电探测器
• 1.3 半导体探测器的展望
• 1.4 本文研究的内容
• 第二章 几种半导体光电探测器的比较
• 2.1 光电探测器
• 2.1.1 结构与原理
• 2.1.2 特性
• 2.1.3 特点与应用
• 2.2 PIN光电探测器
• 2.2.1 结构与原理
• 2.2.2 特点
• 2.3 APD光电探测器
• 2.3.1 结构与原理
• 2.3.2 发展现状
• 2.4 PMT光电探测器
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 光电倍增管的结构与原理
• 2.4.3 特点
• 2.5 本章小结
• 第三章 探测系统的分析
• 3.1 探测原理
• 3.2 APD探测器的输出噪声与信噪比
• 3.2.1 APD探测器输出的信号光电流
• 3.2.2 APD探测器输出的噪声电流
• 3.2.3 APD探测器输出的电流信噪比
• 3.3 信号的统计检测
• 3.3.1 信号的统计特性
• 3.3.2 虚警概率
• 3.3.3 探测概率
• 3.4 本章小结
• 第四章 探测系统的设计
• 4.1 激光发射机
• 4.1.1 激光脉冲发射机的总体分析
• 4.1.2 激光脉冲发射机的主要组成
• 4.1.3 半导体激光器的性能分析
• 4.2 接收机的分析
• 4.2.1 接收机瞬时视场角
• 4.2.2 探测器的信噪比和作用距离
• 4.3 探测系统接收机的主要组成
• 4.4 APD探测器的选择
• 4.5 接收光学系统
• 4.6 跨阻放大电路
• 4.6.1 跨阻放大电路组成
• 4.6.2 跨阻放大电路分析
• 4.7 电压增益可控电路
• 4.7.1 电压增益可控电路组成
• 4.7.2 电压增益控制电路分析
• 4.8 峰值保持电路
• 4.8.1 峰值保持原理
• 4.8.2 峰值保持电路的组成
• 4.8.3 电路分析
• 4.9 MCU控制单元
• 4.10 结论与展望
• 4.10.1 结论
• 4.10.2 展望
• 致谢
• 参考文献