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

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 Zhang Xiaoyu;Wang Fengxiang;Guo Ying;Wang Wenjuan;Luo Yongfeng;Wu Wen;Hou Jia;Jiang Ziqing;Peng Ziqiang;Huang Genghua;Shu Rong

作者机构：中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049 上海量子科学研究中心上海201315 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 

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) 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2023年第52卷第3期

页      码：178-186页

摘      要：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。

主 题 词：激光雷达 光子计数 三维成像 单光子探测 InGaAs/InP SPAD 

学科分类：080904[080904] 0810[工学-土木类] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 081105[081105] 081001[081001] 081002[081002] 0825[工学-环境科学与工程类] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/IRLA20220474

馆 藏 号：203120981...