64×64 InGaAs/InP三维成像激光焦平面探测器

李潇; 石柱; 代千; 覃文治; 寇先果; 袁鎏; 刘期斌; 黄海华

doi:10.3788/IRLA201847.0806004

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64×64 InGaAs/InP三维成像激光焦平面探测器

李潇, 石柱, 代千, 覃文治, 寇先果, 袁鎏, 刘期斌, 黄海华

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李潇, 石柱, 代千, 覃文治, 寇先果, 袁鎏, 刘期斌, 黄海华. 64×64 InGaAs/InP三维成像激光焦平面探测器[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(8): 806004-0806004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0806004

引用本文:

Li Xiao, Shi Zhu, Dai Qian, Qin Wenzhi, Kou Xianguo, Yuan Liu, Liu Qibin, Huang Haihua. 64×64 InGaAs/InP 3D imaging laser focal plane detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(8): 806004-0806004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0806004

Citation:

Li Xiao, Shi Zhu, Dai Qian, Qin Wenzhi, Kou Xianguo, Yuan Liu, Liu Qibin, Huang Haihua. 64×64 InGaAs/InP 3D imaging laser focal plane detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(8): 806004-0806004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0806004

64×64 InGaAs/InP三维成像激光焦平面探测器

doi: 10.3788/IRLA201847.0806004

1.
西南技术物理研究所,四川成都 610041

基金项目:

总装备部十二五预研项目

详细信息

作者简介:
李潇(1979-),男,研究员,博士,主要从事三维成像激光焦平面探测器方面的研究。Email:13618085492@139.com

中图分类号: TN247

64×64 InGaAs/InP 3D imaging laser focal plane detector

1.
Southwest Institute of Technical Physics,Chengdu 610041,China

摘要: 针对900~1 700 nm波长无扫描激光三维成像雷达的需求，研制了一种规模为6464的线性模式雪崩焦平面阵列（LM-APD-FPA），它由InGaAs/InP雪崩光电二极管阵列与CMOS专用读出电路（ASIC）组成。该器件采用飞行时间（TOF）测距的方式工作，APD光敏芯片将脉冲激光信号转化成脉冲光电流，读出电路对其进行放大、阈值比较后实现激光探测并在每个单元获取光脉冲的飞行时间，将其转化成二进制编码信号后串行输出。测试结果表明，6464 LM-APD-FPA有效像元最小可探测光功率值约为400 nW，时间分辨率为1 ns。用该探测器在激光雷达系统上实现了无扫描单脉冲激光三维成像，表明了线性模式激光焦平面探测器可用于激光三维成像领域。
- 焦平面阵列 /
- 线性模式 /
- 铟镓砷 /
- 飞行时间测距 /
- 三维成像
Abstract: For the requirement of non-scanning 3D imaging lidar using the wavelength from 900-1 700 nm, a 6464 linear-mode avalanche photodiode focal plane array(LM-APD-FPA) was proposed, which was composed of InGaAs/InP avalanche photodiode array and CMOS read-out circuitry(ASIC). The working mode of this device was time-of-flight(TOF). APD converted the laser pulse into pulse current which was amplified and thresholded by read-out circuitry, then the laser detection was realized after the comparison of the threshold value, the laser pulse flight time of every pixel was obtained and being converted to binary codes for serial output. Testing results show that the minimal detectable power of 6464 LM-APD-FPA is 400 nW, time resolution is 1 ns. This device is used in lidar system and realizes non-scanning single-pulse laser 3D imaging, indicating that the linear-mode laser focal plane array is useful in the field of laser 3D imaging.
- focal plane array /
- linear mode /
- InGaAs /
- time of flight ranging /
- 3D imaging

[1]	Chao-I Chen, Roger Stettner. Drogue tracking using 3D flash lidar for autonomous aerial refueling[C]//SPIE, 2011, 8037:80370Q.
[2]	Roger Stettner, Howard Bailey Silverman. Eye-safe laser radar 3-D imaging[C]//SPIE, 2001, 5412:46-56.
[3]	Aull B F, Andrew H L, Young D J. Geiger-mode avalanche photodiodes for three-dimensional imaging[C]//SPIE, 2004, 6014:467-468.
[4]	Joseph Boaster, Ping Yuan, Paul McDonald, et al. Characterization of InGaAsP/InP APD arrays for SWIR imaging applications[C]//SPIE, 2004, 6214:62140H.
[5]	Mark A Itzler, Mark Entwistle, Mark Owens, et al. InP-based Geiger-mode avalanche photodiode arrays for three-dimensional imaging at 1.06m[C]//SPIE, 2009, 7320:7320O.
[6]	Ilya Poberezhskiy, Andrew Johnson, Daniel Chang, et al. Flash lidar performance testing:configuration and results[C]//SPIE, 2012, 8379:837905.
[7]	Roger Stettner, Howard Bailey. Large format time-of-flight focal plane detector development[C]//SPIE, 2005, 5791:288-292.
[8]	Chen D Z, Zhang H, Leng J, et al. Active flash image lidar based on APD planar array[J]. Laser Technology, 2017, 41(6):775-778. (in Chinese)
[9]	Zhang Xiuchuan, Jiang Liqun, Gao Xinjiang, et al. Fabrication of InGaAs/InP Geiger-mode avalanche focal plane arrays[J]. Semiconductor Optoelectronics, 2015, 36(3):356-391. (in Chinese)
[10]	Hao Lichao, Huang Aibo, Xie Xiaohui, et al. 3232 very long wave infrared HgCdTe FPAs[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5):0504001. (in Chinese)

[1]	张泽, 侯国忠, 邓岩岩, 章媛, 张德林, 李兢兢, 王雨雷, 吕志伟, 夏元钦. 小鼠大脑飞秒双光子荧光三维显微成像研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(8): 20230201-1-20230201-11. doi: 10.3788/IRLA20230201
[2]	冀鹏州, 穆郁, 张晨钟, 孟军合, 赵侃, 徐大维. 用于亚公里级三维成像的全光相机主物镜设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210493-1-20210493-7. doi: 10.3788/IRLA20210493
[3]	何巧莹, 黄林海, 顾乃庭. 基于MPPC阵列的三维单光子成像技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20210989-1-20210989-9. doi: 10.3788/IRLA20210989
[4]	郭静菁, 费晓燕, 葛鹏, 周安然, 王磊, 李正琦, 盛磊. 基于全光纤光子计数激光雷达的高分辨率三维成像 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20210162-1-20210162-10. doi: 10.3788/IRLA20210162
[5]	左超, 张晓磊, 胡岩, 尹维, 沈德同, 钟锦鑫, 郑晶, 陈钱. 3D真的来了吗？— 三维结构光传感器漫谈 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303001-0303001-45. doi: 10.3788/IRLA202049.0303001
[6]	王新伟, 孙亮, 王敏敏, 杨于清, 周燕. 水下二维及三维距离选通成像去噪技术研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203002-0203002. doi: 10.3788/IRLA202049.0203002
[7]	冯世杰, 左超, 尹维, 陈钱. 深度学习技术在条纹投影三维成像中的应用 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303018-0303018-17. doi: 10.3788/IRLA202049.0303018
[8]	曹杰, 郝群, 张芳华, 徐辰宇, 程阳, 张佳利, 陶禹, 周栋, 张开宇. APD三维成像激光雷达研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20190549-1-20190549-10. doi: 10.3788/IRLA20190549
[9]	孙宝清, 江山, 马艳洋, 蒋文杰, 殷永凯. 单像素成像在特殊波段及三维成像的应用发展 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303016-0303016-16. doi: 10.3788/IRLA202049.0303016
[10]	康岩, 薛瑞凯, 李力飞, 张同意, 张勇, 赵卫. 基于像素复用的SPAD阵列连续扫描三维成像 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200375-20200375. doi: 10.3788/IRLA20200375
[11]	陈妮, 左超, Byoungho Lee. 基于深度测量的三维成像技术 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 603013-0603013(25). doi: 10.3788/IRLA201948.0603013
[12]	王保平, 马健钧, 张研, 方阳. 基于最小能量准则的参数估计圆周SAR三维成像方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 726001-0726001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0726001
[13]	孙鸣捷, 张佳敏. 单像素成像及其在三维重建中的应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 603003-0603003(11). doi: 10.3788/IRLA201948.0603003
[14]	朱旭波, 彭震宇, 曹先存, 何英杰, 姚官生, 陶飞, 张利学, 丁嘉欣, 李墨, 张亮, 王雯, 吕衍秋. InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色红外焦平面探测器 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1104001-1104001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1104001
[15]	王帅, 孙华燕, 赵延仲, 曾海瑞, 刘田间. 基于光学相控阵的提高APD阵列三维成像分辨率方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 406003-0406003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0406003
[16]	张振振, 杨爱玲, 赵扬, 南钢洋. 人工缺陷铝块试样的激光超声三维成像 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 57-62.
[17]	于洵, 朱磊, 姜旭, 武继安, 李建强. 基于微透镜阵列偏振探测器的噪声性能研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 189-195.
[18]	李小珍, 吴玉峰, 郭亮, 曾晓东. 合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3276-3281.
[19]	童劲超, 黄敬国, 黄志明. 基于铟镓砷材料的新型太赫兹/亚毫米波探测器研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3347-3351.
[20]	程吉凤, 朱耀明, 唐恒敬, 李雪, 邵秀梅, 李淘. ICP刻蚀InGaAs的微观损伤机制研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2186-2189.

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64×64 InGaAs/InP三维成像激光焦平面探测器

doi: 10.3788/IRLA201847.0806004

1. 西南技术物理研究所,四川成都 610041

作者简介:
李潇(1979-),男,研究员,博士,主要从事三维成像激光焦平面探测器方面的研究。Email:13618085492@139.com

收稿日期: 2018-03-05
修回日期: 2018-04-03
刊出日期: 2018-08-25

基金项目:

总装备部十二五预研项目

中图分类号: TN247

关键词:

摘要: 针对900~1 700 nm波长无扫描激光三维成像雷达的需求，研制了一种规模为6464的线性模式雪崩焦平面阵列（LM-APD-FPA），它由InGaAs/InP雪崩光电二极管阵列与CMOS专用读出电路（ASIC）组成。该器件采用飞行时间（TOF）测距的方式工作，APD光敏芯片将脉冲激光信号转化成脉冲光电流，读出电路对其进行放大、阈值比较后实现激光探测并在每个单元获取光脉冲的飞行时间，将其转化成二进制编码信号后串行输出。测试结果表明，6464 LM-APD-FPA有效像元最小可探测光功率值约为400 nW，时间分辨率为1 ns。用该探测器在激光雷达系统上实现了无扫描单脉冲激光三维成像，表明了线性模式激光焦平面探测器可用于激光三维成像领域。