色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

激光雷達和APD陣列的發(fā)展歷程及進展

MEMS ? 來源:紅外芯聞 ? 作者:紅外芯聞 ? 2022-11-14 14:36 ? 次閱讀

激光雷達(LiDAR)廣泛應(yīng)用于航天器導(dǎo)航、安防監(jiān)控、3D測繪、自動駕駛汽車、軍事裝備及機器人等領(lǐng)域,具有重要的軍事和民用價值。雪崩光電二極管(APD)陣列探測技術(shù)在激光雷達的發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

據(jù)麥姆斯咨詢報道,近日,西南技術(shù)物理研究所的研究人員在《激光技術(shù)》期刊上發(fā)表了題為“APD陣列及其成像激光雷達系統(tǒng)的研究進展”的最新論文,首先介紹了激光雷達和APD陣列的應(yīng)用背景,其次綜述了APD陣列和激光雷達系統(tǒng)的發(fā)展歷程和最新進展,最后總結(jié)了APD陣列探測技術(shù)的發(fā)展前景和研究趨勢。

APD陣列國外研究現(xiàn)狀

APD探測器根據(jù)探測器的規(guī)模經(jīng)歷了單元、線列、小面陣到大面陣探測的發(fā)展歷程,受限于單元探測器的面積,其應(yīng)用存在諸多限制,但隨著壓縮感知理論的成熟和圖像處理算法的研究,單元探測技術(shù)仍然有應(yīng)用發(fā)展空間。APD線列、陣列探測器是目前激光雷達用探測器的主流發(fā)展方向之一,其主要由APD探測器件陣列和讀出電路(ROIC)兩部分構(gòu)成。外界環(huán)境噪聲的影響、APD陣列探測器像素單元的一致性、ROIC通道間的串?dāng)_是影響其性能和規(guī)模的關(guān)鍵因素。

線性模式APD陣列研究現(xiàn)狀

美國先進科學(xué)概念公司(ASC)基于線性模式的雪崩光電二極管陣列研制了TigerEYE和DragonEYE閃光激光雷達。

2012年,美國雷神公司為各種應(yīng)用開發(fā)了一系列高性能的脈沖激光雷達雪崩光電二極管陣列,如圖1所示,汞鎘汞紅外雪崩光電二極管陣列的尺寸包括32×2、10×10、2×128、64×48、4×256 和256×256。美國國家航空航天局自主精確著陸和危險探測回避技術(shù)項目所使用的雪崩探測器陣列是256×256雪崩探測器陣列,具有70%的量子效率。

8353f320-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖1 線性模式雪崩光電二極管陣列

2014年,美國DRS公司設(shè)計并制作了基于高密度垂直集成結(jié)構(gòu)的2×8線性模式HgCdTe APD陣列。該陣列可以探測從可見光到中頻中波紅外(MWIR)的光子。此外,還設(shè)計了用于近紅外門控主動/被動成像的128×128中波HgCdTeAPD陣列。該陣列的探測距離可達9公里,獲得了小于10光子的靈敏度。用CEA/LETI研制了一臺三維脈沖激光雷達,陣列長度為320×256,間距為30μm。能夠存儲每個像素中一個激光脈沖的TOF和強度。APD陣列在6V的低反向偏置電壓下,獲得了23的平均增益。探測距離超過40m,距離分辨率約為15cm。從三維視頻中提取的距離圖像如圖2所示。

84f937e4-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖2 距離圖像序列

2019年,美國宇航局的孫曉麗、克雷蒙斯等人開發(fā)了一套線性模式單光計數(shù)HgCdTe APD焦平面陣列, HgCdTe APD陣列使用高密度垂直集成光電二極管架構(gòu),如圖3所示。集成探測器(含制冷器)組件的質(zhì)量為0.8kg,功耗7W左右,2×8像素HgCdTe APD FPA的尺寸為64μm×64μm,像素間距為 64μm,具有0.9~4.3μm波長的光譜響應(yīng),在250kHz的暗計數(shù)率下,光子探測效率高達70%,時間抖動<0.5ns。

851b4b36-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖3HgCdTe APD的像素示意圖

2020年,美國宇航局蘭利研究中心的普拉薩德、納拉辛哈等人開發(fā)出一種創(chuàng)新的、非致冷的光子傳感集成電路(PSIC)異質(zhì)結(jié)光晶體管(HPT)器件。圖4展示了FPA的規(guī)格和集成的樣品,這種基于InGaAs的PSIC HPT設(shè)備是一種室溫檢測器和成像器,具有320×256規(guī)模和30μm尺寸的像素,并在0.9~1.7μm的短波紅外(SWIR)光譜區(qū)域工作。

8555ce1e-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖4 焦平面探測器規(guī)格和集成的樣品

2021年,美國宇航局的孫曉麗、克雷蒙斯、丹尼爾等人開發(fā)了一種新型太空激光雷達;它使用了2×8線性模式光子計數(shù)的HgCdTe雪崩光電二極管(APD)焦平面陣列探測器如圖5所示,提供了0.9~4.3μm波長的近量子限制的接收器靈敏度。通過調(diào)整激光功率和APD增益,可以提供六個數(shù)量級的動態(tài)范圍,能夠測量從數(shù)百公里到目標(biāo)表面附近的范圍和表面反射率。

蓋革模式APD陣列研究現(xiàn)狀

蓋革APD陣列可實現(xiàn)單光子探測的靈敏度,具有高的時間分辨率和距離分辨率,較高的探測效率,較低的功耗,體積小,增益高等特點,可以滿足遠距離高分辨率三維成像激光雷達的應(yīng)用需求。

1998-2003年林肯實驗室采用混合集成技術(shù)連續(xù)研制了GEN-I、GEN-II、GENIⅡ激光雷達。如圖6所示,GEN-III將32×32 APD陣列和32×32 CMOS計時電路陣列混合集成。2010年,該實驗室采用32×128的InP/InGaAsP蓋革APD陣列研制出機載三維成像激光雷達,能夠全天時在3km高空對地面進行2000km2/h的快速三維成像,距離精度為0.3m。2015年,該實驗室研究出近紅外波段響應(yīng)性能更佳的256像元×256像元InP/InGaAs-APD陣列。

86196a68-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖6 混合集成APD/CMOS器件的顯微照片

2014年,瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)報道了一種基于0.18μm CMOS工藝的202像元×96像元SPAD陣列片上系統(tǒng)(SOC)探測器。在強太陽背景光下以10幀/秒的速度在100米范圍內(nèi)獲得了實時、準(zhǔn)確的距離圖像,分辨率為202像素×96像素。圖7左展示了它的系統(tǒng)芯片架構(gòu),圖7中為探測器的芯片照片,圖7右最上面部分為顏色編碼TOF距離成像,中間部分為信號穩(wěn)定性測量結(jié)果,最下面為攝像頭拍出的照片,可以清晰辨別出圖中的人物和車子。

865e2fb8-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖7 SOC探測器

2019年,英國的愛丁堡大學(xué)的山姆·哈欽斯等人報道了一種集成在三維疊層90nm 1P4M/40nm 1P8M工藝中的256×256單光子雪崩二極管(SPAD)傳感器,如圖8所示,用于LiDAR或高速直接TOF三維成像。傳感器底層由64×64個間距為36.72μm的模塊化光子處理單元組成,這些單元由共享的4×4個SPAD以9.18μm的間距和51%的填充系數(shù)運行。

87a0c6ec-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖8 陣列照片

2020年,美國Acqubit的袁平等人開發(fā)了一種具有襯底去除結(jié)構(gòu)的GaAs基InGaP雪崩光電二極管,制作了32Gm×32Gm APD陣列,并與ROIC進行了集成,芯片尺寸約為3.75mm×3.75mm,比顯微鏡的正常視場(FOV)大。在室溫下,在50μm器件上測得的暗電流小于10pA。在532nm處,AR涂層器件的外部量子效率約為54%。圖9展示了它的焦平面圖片。

87f16fa2-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖9 32×32陣列和焦平面

2022年,瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院工程學(xué)院的趙久軒等人提出了一種基于標(biāo)準(zhǔn) 55nm Bipolar-CMOS-DMOS (BCD) 技術(shù)的模擬硅光電倍增管(SiPM),并且將SiPM集成到帶有時間相關(guān)單光子計數(shù)(TCSPC)模塊的同軸LiDAR系統(tǒng)中。SiPM由16×16 SPAD組成,尺寸為0.29mm×0.32mm。每個SPAD單元由一個3.3V的單片集成MOS管被動熄滅,在5V偏置電壓下測得的增益為 3.4×10?。在3.3V偏置電壓下,單光子計時分辨率為185ps,多光子計時分辨率為120ps。在室內(nèi)環(huán)境光條件下,25m距離測量時的精度為2cm和2mm。如圖10所示,在同軸掃描的情況下,128×256和256×512分辨率的復(fù)雜場景的強度和深度圖像。

886a9af8-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖10 SiPM陣列圖和深度強度圖像

APD陣列國內(nèi)研究現(xiàn)狀

線性APD陣列研究現(xiàn)狀

2016年,南京大學(xué)開發(fā)了一種新型的激光雷達系統(tǒng),該系統(tǒng)使用4個線性模式APD探測器。利用調(diào)制和多路復(fù)用技術(shù),僅利用1×4個線性模式APD探即可實現(xiàn)每幀256個像素的檢測,脈沖激光閃光激光雷達的橫向分辨率約為15cm,測距精度約為4cm。

2018年,中國西南技術(shù)物理研究所研制了一種64×64線性模式InGaAs/InP 雪崩光電二極管陣列 ,與專用CMOS集成電路通過In柱倒裝互聯(lián)工藝混合集成的方式形成了LMAPD-FPA器件。該陣列的最小探測功率為400nW,讀出電路的時間分辨率為1ns。脈沖激光波長為1064nm,脈寬為5ns,單脈沖能量為100mJ,重復(fù)頻率為20Hz。檢測范圍為1公里,精度為15厘米。

2018年,北京理工大學(xué)提出了一種受復(fù)眼和人眼啟發(fā)的新型脈沖激光三維成像系統(tǒng)如圖11所示。接收光學(xué)系統(tǒng)由18×30個微透鏡組成,分布在曲面上,模擬復(fù)眼的大視場特征,整個視場達到52°。

889b2b32-62a5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖11 北京理工大學(xué)研制的脈沖激光閃光激光雷達原理圖

2020年,重慶光電技術(shù)研究所設(shè)計了128×2線性模式硅基雪崩光電二極管陣列。讀出電路采用單片集成技術(shù),將前置放大電路、TDC計時電路和ADC等功能模塊集成在單一硅片上。整個線性模式APD焦平面探測器可實現(xiàn)128×2 陣列規(guī)模的激光信號并行檢測。最小時間分辨率可達0.25ns,APD焦平面探測器的非均勻性為7%,串?dāng)_為0.15%。

蓋革模式APD陣列研究現(xiàn)狀

2016年,哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的閃光激光雷達采用第四十四研究所研制出的 32像元×32像元的InGaAsGm-APD焦平 面 探 測 器。脈沖激光波長為1570nm,脈沖能量為2mJ,脈沖寬度小于10ns。測量范圍距離可達3.9公里,幀速率為1kHz。

2019年,中國電子科技集團公司第三十八研究所研制了一種基于64×64 InGaAs蓋革模式雪崩光電二極管陣列的閃光激光雷達,其波長為1064nm,讀出電路的時間分辨率為2ns。實現(xiàn)了對大約300米外的目標(biāo)進行成像。

目前國內(nèi)對于SiPM器件的研究報道比較少,2018年,華中科技大學(xué)張璽等人基于0.18μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的研制了SiPM器件;2020年,北京師范大學(xué)新器件實驗室成功研制出微單元尺寸為15μm、有效面積為9mm2的外延電阻淬滅型硅光電倍增器。

總之,國外對激光雷達的研究較早,在探測器技術(shù)方面有較多的技術(shù)儲備,目前研究的方向主要是提高探測器規(guī)模和成像性能,并實現(xiàn)大面陣,小型化、多波段、高幀頻及低功耗。在探測器技術(shù)研究方面,國內(nèi)與國外仍然存在著一定的差距,由于大規(guī)模的APD陣列探測器對各方面技術(shù)的要求高,在制作上更難實現(xiàn),特別是由于半導(dǎo)體工藝的限制以及國外的技術(shù)封鎖,國內(nèi)研究單位多集中于線列和小面陣探測的階段,需要進一步推進大面陣APD陣列探測器研制,提高激光雷達的集成性,實現(xiàn)快速三維成像。

總結(jié)

隨著激光器和探測器技術(shù)的不斷發(fā)展,成像激光雷達逐漸從小面陣掃描和線陣推掃式及面陣閃光成像發(fā)展,成像速度越來越快;隨著光電探測技術(shù)的成熟,探測靈敏度越來越高,使得激光雷達的體積、重量、功率進一步減小;這就要求探測器技術(shù)朝著增大陣列規(guī)模,減小像元間距,提高多功能集成度,豐富探測波段,超低功耗的方向發(fā)展。因為激光容易受到大氣狀況的干擾,現(xiàn)代探測技術(shù)的發(fā)展趨向于多種傳感器的融合探測獲取更豐富的目標(biāo)信息,三維成像趨向于主動多回波探測和被動成像相結(jié)合。

審核編輯:郭婷

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 探測器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    14

    文章

    2633

    瀏覽量

    73006
  • 激光雷達
    +關(guān)注

    關(guān)注

    968

    文章

    3971

    瀏覽量

    189837

原文標(biāo)題:綜述:APD陣列及其成像激光雷達系統(tǒng)的研究進展

文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦

    激光雷達會傷害眼睛嗎?

    隨著激光雷達日益普及,人們開始擔(dān)憂:這種發(fā)射激光的設(shè)備,對人眼的安全性如何?了解這個問題前,我們首先需要知道激光雷達和它發(fā)射的激光,到底是什么。
    的頭像 發(fā)表于 11-07 10:47 ?219次閱讀
    <b class='flag-5'>激光雷達</b>會傷害眼睛嗎?

    激光雷達的維護與故障排查技巧

    激光雷達(LiDAR,Light Detection and Ranging)是一種利用激光進行距離測量和目標(biāo)識別的技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于無人駕駛汽車、地理信息系統(tǒng)(GIS)、環(huán)境監(jiān)測、航空航天等領(lǐng)域
    的頭像 發(fā)表于 10-27 11:04 ?957次閱讀

    激光雷達技術(shù)的基于深度學(xué)習(xí)的進步

    信息。這使得激光雷達在自動駕駛、無人機、機器人等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 二、深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展 深度學(xué)習(xí)是機器學(xué)習(xí)的一個分支,它通過模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來處理和分析數(shù)據(jù)。近年來,深度學(xué)習(xí)技術(shù)在圖像識別、語音
    的頭像 發(fā)表于 10-27 10:57 ?371次閱讀

    激光雷達技術(shù)的發(fā)展趨勢

    ,都有著廣泛的應(yīng)用。 激光雷達技術(shù)的發(fā)展趨勢 引言 隨著科技的不斷進步,激光雷達技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代遙感技術(shù)中不可或缺的一部分。它通過發(fā)射激光脈沖并接收其反射,能夠精確地測量目標(biāo)物體的距離
    的頭像 發(fā)表于 10-27 10:44 ?803次閱讀

    光學(xué)雷達激光雷達的區(qū)別是什么

    光學(xué)雷達激光雷達是兩種不同的遙感技術(shù),它們在原理、應(yīng)用、優(yōu)缺點等方面都存在一定的差異。以下是對光學(xué)雷達激光雷達的比較: 定義和原理 光學(xué)雷達
    的頭像 發(fā)表于 08-29 17:20 ?1291次閱讀

    一文看懂激光雷達

    項” ? ? ??·激光雷達成本下探,加速滲透至更多車型 ? ? ? ?·自動駕駛水平升級,單車搭載激光雷達需求增加 上游模塊升級 固態(tài)補盲開辟激光雷達新賽道 ·發(fā)射模塊:1550nm光源及 FMCW測距方式為未來
    的頭像 發(fā)表于 06-27 08:42 ?619次閱讀
    一文看懂<b class='flag-5'>激光雷達</b>

    愛普生IMU產(chǎn)品在激光雷達測繪中的應(yīng)用

    隨著雷達應(yīng)用的快速發(fā)展激光雷達測繪技術(shù)也迅速發(fā)展,它集成了激光測距系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)三種技術(shù)于一體。其中
    的頭像 發(fā)表于 06-26 10:51 ?427次閱讀
    愛普生IMU產(chǎn)品在<b class='flag-5'>激光雷達</b>測繪中的應(yīng)用

    卷上天的激光雷達,現(xiàn)在發(fā)展到哪一步?研報推薦

    可能會配備激光雷達技術(shù)。 在一篇題為《邁向高階智能化關(guān)鍵,前瞻布局把握行業(yè)脈搏》的行業(yè)報告中,分析師們從歷史的演進、當(dāng)前的發(fā)展趨勢以及行業(yè)的最新動態(tài)等多個維度,全面分析了激光雷達領(lǐng)域的最新進展
    的頭像 發(fā)表于 06-23 15:57 ?788次閱讀
    卷上天的<b class='flag-5'>激光雷達</b>,現(xiàn)在<b class='flag-5'>發(fā)展</b>到哪一步?研報推薦

    基于FPGA的激光雷達控制板

    激光雷達作為一種高精度、高性能的傳感技術(shù),廣泛應(yīng)用于自動駕駛、機器人導(dǎo)航、工業(yè)自動化、無人機等應(yīng)用領(lǐng)域。激光雷達控制板可以很好的滿足這些領(lǐng)域中對于精準(zhǔn)控制和數(shù)據(jù)處理的需求。基于FPGA的激光雷達
    的頭像 發(fā)表于 05-28 08:11 ?657次閱讀
    基于FPGA的<b class='flag-5'>激光雷達</b>控制板

    硅基片上激光雷達技術(shù)綜述

    硅基光電子技術(shù)的發(fā)展可以將激光雷達系統(tǒng)發(fā)射模塊和接收模塊中分立的有源和無源器件集成在芯片上,使激光雷達體積更小、穩(wěn)定性更強、成本更低,推動激光雷達在自動駕駛等領(lǐng)域的應(yīng)用。
    的頭像 發(fā)表于 04-08 10:25 ?799次閱讀
    硅基片上<b class='flag-5'>激光雷達</b>技術(shù)綜述

    硅基片上激光雷達的測距原理

    硅基光電子技術(shù)的發(fā)展可以將激光雷達系統(tǒng)發(fā)射模塊和接收模塊中分立的有源和無源器件集成在芯片上,使激光雷達體積更小、穩(wěn)定性更強、成本更低,推動激光雷達在自動駕駛等領(lǐng)域的應(yīng)用。
    發(fā)表于 04-08 10:23 ?580次閱讀
    硅基片上<b class='flag-5'>激光雷達</b>的測距原理

    激光雷達的探測技術(shù)介紹 機載激光雷達發(fā)展歷程

    機載激光雷達是指安裝在飛行器(如飛機、直升機、無人機等)上的激光雷達系統(tǒng),用于從空中對地面或其他目標(biāo)進行測量、成像和監(jiān)測。
    的頭像 發(fā)表于 03-21 16:49 ?2930次閱讀
    <b class='flag-5'>激光雷達</b>的探測技術(shù)介紹 機載<b class='flag-5'>激光雷達</b><b class='flag-5'>發(fā)展</b><b class='flag-5'>歷程</b>

    激光雷達LIDAR基本工作原理

    一、激光雷達LiDAR工作原理激光雷達LiDAR的全稱為LightDetectionandRanging激光探測和測距,又稱光學(xué)雷達激光雷達
    的頭像 發(fā)表于 03-05 08:11 ?5102次閱讀
    <b class='flag-5'>激光雷達</b>LIDAR基本工作原理

    華為激光雷達參數(shù)怎么設(shè)置

    華為激光雷達是一種常用的傳感器技術(shù),可用于距離測量和感應(yīng)。它的參數(shù)設(shè)置對于確保其性能和功能至關(guān)重要。在本文中,我們將詳細介紹華為激光雷達的參數(shù)設(shè)置以及其影響和應(yīng)用。 首先,我們需要了解激光雷達
    的頭像 發(fā)表于 01-19 14:17 ?1776次閱讀

    禾賽科技推出AT512激光雷達

    今日,禾賽科技在智能駕駛領(lǐng)域再創(chuàng)輝煌,正式推出了業(yè)界翹首以盼的“性能王牌”——AT512激光雷達。作為禾賽AT系列的巔峰之作,AT512不僅代表了禾賽在激光雷達技術(shù)上的突破性進展,更是智能駕駛領(lǐng)域的一大里程碑。
    的頭像 發(fā)表于 01-09 14:32 ?829次閱讀
    主站蜘蛛池模板: 妈妈的职业3完整版在线播放 | 超碰97av 在线人人操| 高挑人妻无奈张开腿| 久久99综合国产精品亚洲首页| 欧美z000z猪| 亚洲精品乱码一区二区三区 | 秋霞鲁丝片Av无码| 亚洲精品乱码久久久久久中文字幕 | 国产又粗又猛又爽又黄的免费视频| 久久久久国产精品美女毛片| 日本一本道高清码v| 一区二区三区无码被窝影院| 边摸边吃奶玩乳尖视频| 精品伊人久久| 桃花在线观看播放| 97人视频国产在线观看 | 国产一区二区三区乱码在线观看| 欧美成人一区二免费视频| 亚洲天堂视频网站| 父亲猜女儿在线观看| 六级黄色片| 亚洲精品无码不卡在线播放he | 国语对白老女人8av| 强开乳罩摸双乳吃奶视频| 一天不停的插BB十几次| 国产精品爆乳尤物99精品| 欧美eee114| 伊人久久大香线蕉综合电影网| 国产浮力草草影院CCYY| 男人日女人的b| 伊人狠狠丁香婷婷综合尤物| 国产精品第十页| 欧美色图一区二区三区| 最近中文字幕MV高清在线视频| 国产午夜一级鲁丝片| 日本漫画无彩翼漫画| 中文字幕无码他人妻味| 好大太快了快插穿子宫了| 文中字幕一区二区三区视频播放 | 中文字幕天堂久久精品| 黑吊大战白xxxxxx|