基于時間相關單光子計數(shù)技術的激光測距實驗研究.pdf

1、時間相關單光子計數(shù)技術(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間，并且在信號周期內(nèi)建立起光子隨時間的分布函數(shù)。時間相關單光子計數(shù)技術被廣泛地應用在生物研究、熒光壽命測量、激光成像雷達等領域。本文對TCSPC技術進行了研究，首先對該技術的基本原理以及系統(tǒng)方案進行介紹；再對TCSPC的特性進行研究，并對放大器的性能進行測試分析；最后將TCSPC技術應用在激光測距中。在時間相關單光子計數(shù)技術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研究。
　　本文基于國外文獻所述，對探測器性能進行分析。經(jīng)過對光電倍增管的暗計數(shù)以及總計數(shù)隨供電電壓變化關系的分析，驗證了關系曲線具有平坦區(qū)域，經(jīng)與相應的信噪比比較，證明了平坦區(qū)域可以使信噪比達到最佳，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，通過實驗證明該觀點，并獲得了光電倍增管輸出信號脈沖的幅值分布規(guī)律，進一步研究發(fā)現(xiàn)，

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