Y5T101 APD的蓋革模式

Y5T102 APD蓋革模式的應(yīng)用

之前寫過一點激光雷達(dá)探測器的原理。對于探測器而言，有幾種方式

非相干模式：用APD、SPAD、SiPM的其中一類。

相干模式，就是平衡探測器，在Y8T247寫過。

Y8T247 旭創(chuàng)：激光雷達(dá)芯片

用平衡探測器做相干接收，靈敏度可極大提升，非相干則只好依賴探測器自己的響應(yīng)度的提高來做性能提升。

對于APD、SPAD和SiPM看起來好像字母差異非常大，其實綜合起來看，本質(zhì)是基本接近，略有差異而已。

APD和PAD，就是光子這個單詞放在前邊還是后邊，是同一個意思。

在合集2020第399-401頁解釋了什么是“雪崩效應(yīng)”，并且如何利用外加電場來提高響應(yīng)度的。

APD和SPAD，都工作在擊穿電壓附近，目的是為了獲得大的光生載流子，大多數(shù)APD的反偏電壓設(shè)置在擊穿電壓略小一些。

如果把反偏電壓設(shè)置在擊穿電壓略大一些，可以獲得更大的增益，就能用于單光子探測了。

這個單光子探測器，和硅探測器用于905nm的單光子吸收，以及硅探測器可用于1550nm波長的雙光子吸收，不是一回事。

這個“單光子”探測器，指的是靈敏度非常優(yōu)秀，優(yōu)秀到只有幾個光子的能量時，依然可以探測到。也就是把反偏電壓設(shè)置的非常大，大到把靈敏度優(yōu)化的比普通APD要好很多，就起個名，叫SPAD，其實叫做SAPD一樣意思。有一些小伙伴的提問是“怎么一會兒APD，一會兒PAD，這還有個準(zhǔn)譜不？？？？啊 ”，

嗯嗯，APD和PAD他們一樣的意思，看英文單詞，無非就是個順序變了，和東北人說的“不知道”與“知不道” 類似的感覺。

但是，無論工作在略小于擊穿電壓，還是略大于擊穿電壓，探測器都非常容易被“擊穿”燒毀。

解決方式就是串聯(lián)一個“電阻”，在很多時候叫做“淬滅電阻”，在光模塊電路工程師那里，經(jīng)常叫增益電阻

Y4T171 為何APD的電壓輸入端會串聯(lián)一個電阻

這個“淬滅電阻”的作用類似家里的“保險絲”，電流很大時，電阻會產(chǎn)生一個大的分壓，降低/關(guān)斷輸出端電壓，避免電流過大導(dǎo)致加電被燒毀。

什么是SiPM，PM是光電倍增管，APD就是一種特殊類型的光電倍增管，是利用雪崩效應(yīng)實現(xiàn)的光電倍增效果的一種探測器。

Y3T32 光電倍增管

SiPM，就是用硅這種材料來制作的APD，或者叫做SAPD，或者叫做PM，在這個場景下，它們表述的是同一種意思。

用硅來做APD，這個淬滅電阻就能集成，用多晶硅制作薄膜電阻，合集2022上第448-454頁說的是多晶硅材料。

激光雷達(dá)用一個探測器很難實現(xiàn)大范圍/高靈敏度的回波檢測，需要制作非常多的探測器陣列，來提高接收性能。這也是我們通常看到的SiPM是陣列出現(xiàn)的原因。

N個感光面，一組一組的級聯(lián)起來形成像素陣列，可以分區(qū)計算光學(xué)能量并描繪出被測物體的三維輪廓。（Y8T247可探知三維輪廓+移動速度，他們不一樣）

Y8T247 旭創(chuàng)：激光雷達(dá)芯片

對于物體反射回來的光，經(jīng)過大匯聚透鏡組以及衍射透鏡后，進(jìn)入探測器SiPM陣列的光敏區(qū)，由于光學(xué)透鏡的匯聚，導(dǎo)致探測器的入射光的位置很小。

一定程度上是浪費探測器那么大的光學(xué)區(qū)，也起不到提升靈敏度的效果。

華為在2022年1月公布的一個技術(shù)，在傳統(tǒng)的SiPM結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步提升接收性能。

審核編輯 ：李倩