采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，包括有多像素光子計(jì)數(shù)器，多像素光子計(jì)數(shù)器通過(guò)同軸電纜依次與高速放大器、高速數(shù)字熒光示波器的第二通道連接，多像素光子計(jì)數(shù)器還通過(guò)同軸電纜與電壓源連接，高速數(shù)字熒光示波器的第一通道通過(guò)同軸電纜與激光器的同步信號(hào)輸出端連接，多像素光子計(jì)數(shù)器與脈沖激光器的前方均設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡。本實(shí)用新型的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置能實(shí)時(shí)測(cè)距，靈敏度達(dá)到光子量級(jí)，信噪比很高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于微弱光探測(cè)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種采用多像素光子計(jì)數(shù)器 的激光測(cè)距裝置。 采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有激光測(cè)距系統(tǒng)所使用的光探測(cè)器件主要為PIN型探測(cè)器、雪崩光電二極管 APD以及單光子雪崩二極管SPAD。
[0003] PIN型探測(cè)器目前能夠響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍覆蓋了近紫外到近紅外波段，并且具有較 高的量子效率，所以廣泛應(yīng)用于激光測(cè)距領(lǐng)域；但是PIN型探測(cè)器不具有增益，因此其對(duì)光 信號(hào)響應(yīng)的靈敏度十分有限，不具有單光子響應(yīng)能力。而雪崩光電二極管AH)雖然具有增 益（增益約為100)，但相比于PIN，光響應(yīng)靈敏度有所提高，但是依然無(wú)法響應(yīng)單個(gè)光子；另 一方面，APD的工作原理決定了其較大的過(guò)噪聲因子（理論值最小為2)，使得增益漲落較 大，使激光測(cè)距的信噪比受到限制。對(duì)于SPAD，它雖然能夠響應(yīng)單個(gè)光子，但是由于它是單 點(diǎn)探測(cè)器，在短脈沖光照射下無(wú)論有多少個(gè)光子照射到探測(cè)器上，其響應(yīng)幅度都一樣，從而 無(wú)法剔除背景光產(chǎn)生的噪聲電子和探測(cè)器的暗噪聲電子，這嚴(yán)重限制了信噪比、探測(cè)率和 虛警率等性能指標(biāo)的提高。
[0004] 近幾年來(lái)，新發(fā)展的多像素光子計(jì)數(shù)器（Multi-Pixel Photon Counters,MPPC)兼 具單光子響應(yīng)的高靈敏度、低過(guò)噪聲因子、具有噪聲剔除能力的優(yōu)點(diǎn)，可以克服上述傳統(tǒng)探 測(cè)器的缺點(diǎn)。因此利用MPPC作為激光測(cè)距裝置的光子探測(cè)器具有十分重要的應(yīng)用前景。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，不僅具 有單光子響應(yīng)能力和光子數(shù)分辨能力，還提高了激光測(cè)距裝置的信噪比。
[0006] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，包括 有多像素光子計(jì)數(shù)器，多像素光子計(jì)數(shù)器通過(guò)同軸電纜依次與高速放大器、高速數(shù)字熒光 示波器的第二通道連接，多像素光子計(jì)數(shù)器還通過(guò)同軸電纜與電壓源連接，高速數(shù)字熒光 示波器的第一通道通過(guò)同軸電纜與脈沖激光器的同步信號(hào)輸出端連接；多像素光子計(jì)數(shù)器 與脈沖激光器的前方均設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡。
[0007] 本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于，
[0008] 多像素光子計(jì)數(shù)器采用的是S12571-010C多像素光子計(jì)數(shù)器。
[0009] 電壓源采用的是MP12200N高壓APD電源模塊。
[0010] 高速放大器采用的是TLA-001060G38放大器。
[0011] 高速數(shù)字熒光示波器采用的是DP04012B-L數(shù)字熒光示波器。
[0012] 脈沖激光器為半導(dǎo)體皮秒脈沖激光器，型號(hào)為T(mén)OL-SOOD。
[0013] 準(zhǔn)直透鏡的型號(hào)為30mm/FC。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0015] 1)本實(shí)用新型的激光測(cè)距裝置中采用了多像素光子計(jì)數(shù)器，很大程度上提高了激 光測(cè)距的信噪比和靈敏度；
[0016] 2)本實(shí)用新型的激光測(cè)距裝置在進(jìn)行測(cè)距的同時(shí)還能準(zhǔn)確給出光脈沖信號(hào)的強(qiáng) 度；
[0017] 3)本實(shí)用新型的激光測(cè)距裝置恢復(fù)時(shí)間小，計(jì)數(shù)速率高，減小了測(cè)距盲區(qū)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖中，1.多像素光子計(jì)數(shù)器，2.電壓源，3.高速放大器，4.高速數(shù)字熒光示波器， 5.脈沖激光器，6.準(zhǔn)直透鏡，7.目標(biāo)。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0021] 本實(shí)用新型采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括有 多像素光子計(jì)數(shù)器1，多像素光子計(jì)數(shù)器1通過(guò)同軸電纜依次與高速放大器3、高速數(shù)字熒 光示波器4的第二通道連接，多像素光子計(jì)數(shù)器1還通過(guò)同軸電纜與電壓源2連接，高速數(shù) 字熒光示波器4的第一通道通過(guò)同軸電纜與脈沖激光器5的同步信號(hào)輸出端連接；多像素 光子計(jì)數(shù)器1與脈沖激光器5的前方均設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡6。
[0022] 高速數(shù)字熒光示波器4的第一通道和第二通道均設(shè)置為模擬信號(hào)峰值采樣模式。
[0023] 多像素光子計(jì)數(shù)器1(多像素光子計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)稱(chēng)：MPPC)的型號(hào)為S12571-010C，為日 本濱松公司（Hamamastu)生產(chǎn)。
[0024] 電壓源2為高壓APD電源模塊，型號(hào)為MP12200N。
[0025] 高速放大器3的型號(hào)為T(mén)LA-001060G38,高速放大器3的帶寬0. 1GHz?3GHz，由 北京天華中威科技有限公司生產(chǎn)。
[0026] 高速數(shù)字熒光示波器4的型號(hào)為DP04012B-L，Tektronix Inc.。
[0027] 脈沖激光器5為半導(dǎo)體皮秒脈沖激光器，型號(hào)為T(mén)OL-SOOD，生產(chǎn)于美國(guó)頤光科技 公司。
[0028] 準(zhǔn)直透鏡6的型號(hào)為30mm/FC，焦距200謹(jǐn)。
[0029] 本實(shí)用新型采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置的工作原理如下：
[0030] 先通過(guò)電壓源2給多像素光子計(jì)數(shù)器1加偏壓（偏壓范圍為：65V?73V)，使多像 素光子計(jì)數(shù)器1工作在蓋革模式；
[0031] 如圖1所示，由激光器5發(fā)出的光脈沖信號(hào)經(jīng)準(zhǔn)直透鏡6照射到目標(biāo)7后，發(fā)生漫 反射，一部分漫反射光經(jīng)另一個(gè)準(zhǔn)直透鏡6匯聚到多像素光子計(jì)數(shù)器1，多像素光子計(jì)數(shù)器 1響應(yīng)光信號(hào)發(fā)生蓋革雪崩產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)過(guò)高速放大器3放大后通入高速數(shù)字熒光示波 器4的第二通道作為終止信號(hào)；同時(shí)激光器5輸出的同步信號(hào)通入高速數(shù)字熒光示波器4 的第一通道作為起始信號(hào)；利用高速數(shù)字熒光示波器4的時(shí)間差計(jì)算功能測(cè)出兩個(gè)通道信 號(hào)的時(shí)間差；最后根據(jù)光子飛行時(shí)間與距離成正比的原理，即可換算出目標(biāo)的距離。
[0032] 本實(shí)用新型采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置能實(shí)時(shí)測(cè)距，靈敏度達(dá)到光子 量級(jí)，信噪比很高。
【權(quán)利要求】
1. 采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，其特征在于，包括有多像素光子計(jì)數(shù)器 (1)，所述多像素光子計(jì)數(shù)器（1)通過(guò)同軸電纜依次與高速放大器（3)、高速數(shù)字熒光示波 器（4)的第二通道連接，所述多像素光子計(jì)數(shù)器（1)還通過(guò)同軸電纜與電壓源（2)連接，所 述高速數(shù)字熒光示波器（4)的第一通道通過(guò)同軸電纜與激光器（5)的同步信號(hào)輸出端連 接； 所述多像素光子計(jì)數(shù)器（1)與脈沖激光器（5)的前方均設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡（6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述 多像素光子計(jì)數(shù)器（1)采用的是S12571-010C多像素光子計(jì)數(shù)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述 電壓源⑵采用的是MP12200N高壓APD電源模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述 高速放大器（3)采用的是TLA-001060G38放大器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述 高速數(shù)字熒光示波器（4)采用的是DP04012B-L數(shù)字熒光示波器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述 脈沖激光器（5)為半導(dǎo)體皮秒脈沖激光器，型號(hào)為roL-800D。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用多像素光子計(jì)數(shù)器的激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述 準(zhǔn)直透鏡（6)的型號(hào)為30mm/FC。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK203893822SQ201420288044
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】張國(guó)青, 劉麗娜, 朱長(zhǎng)軍 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)