基于時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)的激光測距實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)(TCSPC)是一種探測單光子信號的有效手段，能夠給出光子被探測到的時(shí)間，并且在信號周期內(nèi)建立起光子隨時(shí)間的分布函數(shù)。時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在生物研究、熒光壽命測量、激光成像雷達(dá)等領(lǐng)域。本文對TCSPC技術(shù)進(jìn)行了研究，首先對該技術(shù)的基本原理以及系統(tǒng)方案進(jìn)行介紹；再對TCSPC的特性進(jìn)行研究，并對放大器的性能進(jìn)行測試分析；最后將TCSPC技術(shù)應(yīng)用在激光測距中。在時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)中探測器對信噪比的影響

2、很大，但是國內(nèi)研究人員并未對此做過詳細(xì)研究。
　　本文基于國外文獻(xiàn)所述，對探測器性能進(jìn)行分析。經(jīng)過對光電倍增管的暗計(jì)數(shù)以及總計(jì)數(shù)隨供電電壓變化關(guān)系的分析，驗(yàn)證了關(guān)系曲線具有平坦區(qū)域，經(jīng)與相應(yīng)的信噪比比較，證明了平坦區(qū)域可以使信噪比達(dá)到最佳，并且探測器處于穩(wěn)定工作狀態(tài)；根據(jù)光電倍增管以及光子統(tǒng)計(jì)分布的原理，則光電倍增管輸出脈沖的幅值具有一定的分布規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)證明該觀點(diǎn)，并獲得了光電倍增管輸出信號脈沖的幅值分布規(guī)律，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，

3、暗計(jì)數(shù)主要集中在低幅值區(qū)域，而光子計(jì)數(shù)在高幅值區(qū)域具有峰值。由此，證明最佳工作電壓在計(jì)數(shù)-電壓關(guān)系曲線的平坦區(qū)域內(nèi)選取，最佳鑒別電平為總計(jì)數(shù)幅值分布曲線的波谷點(diǎn)。鑒于時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)具有很高的時(shí)間分辨精度和靈敏度，所以將該技術(shù)應(yīng)用在激光測距中。目前商品化的短距離激光測距機(jī)測量精度大多為米量級，而且在國內(nèi)很少見到將該技術(shù)應(yīng)用在激光測距中。本文針對短距離激光測距進(jìn)行了基礎(chǔ)的研究，使用時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(時(shí)間測量單元)作為時(shí)間間隔測量單元