基于单光子探测器阵列的抗噪声频域成像研究

1

作者 陆茂霖 白妙青 秦成兵 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期537-545,共9页

单光子探测器阵列因其单光子极限探测灵敏度和多像元特性,被广泛应用于单光子雷达、生物荧光成像等领域。然而,受限于制备工艺,像元间探测效率存在差异,常常导致单光子探测器阵列成像发生畸变。本工作通过独立调控每个单光子探测器的反... 单光子探测器阵列因其单光子极限探测灵敏度和多像元特性,被广泛应用于单光子雷达、生物荧光成像等领域。然而,受限于制备工艺,像元间探测效率存在差异,常常导致单光子探测器阵列成像发生畸变。本工作通过独立调控每个单光子探测器的反向偏置电压,实现了对4×4探测器阵列探测效率的优化,将平均探测效率提高了1.77倍,差异性缩小为调节前的1/7。在此基础上,通过对每个单光子探测器光子到达时间进行傅里叶变换,发展了频域成像方案,该方案即使在背景噪声为信号强度的104倍的条件下,依然能够实现较好的频域成像效果,且对比信噪比达到2.29。本工作为基于单光子探测器阵列实现复杂环境下微弱光信号的探测提供了新的思路。 展开更多

关键词 量子信息 单光子探测器阵列 探测效率 傅里叶变换 光子计数成像 频域成像 对比信噪比

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于时间相关单光子计数的彩色非视域成像 被引量：1

2

作者 李薇薇 张同意 +4 位作者 康岩 薛瑞凯 王晓芳 梁锦涛 李力飞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期180-190,共11页

提出一种基于时间相关单光子计数和多波长激光照明的非视域成像方法,利用多波长激光探测的互补性能够复原出细节更加完整的非视域图像,并且与现有单波长时间相关单光子计数非视域成像方法相比,可同时获取到三维、彩色非视域成像结果,进... 提出一种基于时间相关单光子计数和多波长激光照明的非视域成像方法,利用多波长激光探测的互补性能够复原出细节更加完整的非视域图像,并且与现有单波长时间相关单光子计数非视域成像方法相比,可同时获取到三维、彩色非视域成像结果,进一步拓展了非视域成像的信息维度。 展开更多

关键词 非视域 单光子探测 多波长 彩色成像 飞行时间

在线阅读 下载PDF 职称材料

EUV成像仪信号处理设计与实现 被引量：4

3

作者 程炳钧 孙越强 +2 位作者 李磊 陶鹏 王劲东 《科学技术与工程》 2008年第9期2381-2384,共4页

极紫外成像仪通过对于30.4nm的He+谐振散射分布进行成像,从而对地球等离子体层的冷等离子体分布进行研究。极紫外成像仪采用单光子成像技术,通过记录到达成像仪像平面的每个光子的位置,并经过时间积累达到总体成像的目的。信号处理部分... 极紫外成像仪通过对于30.4nm的He+谐振散射分布进行成像,从而对地球等离子体层的冷等离子体分布进行研究。极紫外成像仪采用单光子成像技术,通过记录到达成像仪像平面的每个光子的位置,并经过时间积累达到总体成像的目的。信号处理部分是极紫外成像仪的核心部分,担负着对来自传感器探头的信号进行采集、分析、处理的重任。其基于DSP系统设计,以快速实时为设计要求,并配合模块化的软件程序完成成像工作。通过实验室仿真实验测试,极紫外成像仪信号处理系统工作稳定,符合系统设计要求。 展开更多

关键词 极紫外成像 单光子成像 数字信号处理

在线阅读 下载PDF 职称材料

热解析法/单光子电离质谱法对土壤中多环芳烃的检测 被引量：2

4

作者 李阿丹 孙扬 崔宗岩 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期465-470,共6页

以电子束泵浦稀有气体准分子灯发射出的126 nm紫外光为电离源,结合飞行时间质谱在线分析了土壤中的16种多环芳烃(PAHs)。利用热解吸装置将PAHs气体直接引入质谱,建立了以毛细管直接进样法为样品导入方法的单光子电离质谱分析方法。考察... 以电子束泵浦稀有气体准分子灯发射出的126 nm紫外光为电离源,结合飞行时间质谱在线分析了土壤中的16种多环芳烃(PAHs)。利用热解吸装置将PAHs气体直接引入质谱,建立了以毛细管直接进样法为样品导入方法的单光子电离质谱分析方法。考察了不同PAHs解吸时间及解吸温度的影响,并讨论了单光子电离效率对检出限的影响。根据标准混合气体的分析得到16种PAHs的检出限可达μg/mL级别。 展开更多

关键词 单光子电离 多环芳烃 真空紫外辐射 直接进样法 检出限 电离效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于量子成像的下一代甚高灵敏度图像传感器技术 被引量：3

5

作者 潘卫军 王耕耘 +7 位作者 姚瑶 吴淞波 程甘霖 翟国芳 樊奔 卜洪波 张旭 陈瑞明 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2021年第6期111-121,共11页

高灵敏探测成像是空间遥感应用中的一个重要技术领域,如全天时对地观测、空间暗弱目标跟踪识别等应用,对于甚高灵敏度图像传感器的需求日益强烈。文章围绕具有单光子分辨能力的量子CMOS图像传感器这一新型甚高灵敏度图像传感器,从单光... 高灵敏探测成像是空间遥感应用中的一个重要技术领域,如全天时对地观测、空间暗弱目标跟踪识别等应用,对于甚高灵敏度图像传感器的需求日益强烈。文章围绕具有单光子分辨能力的量子CMOS图像传感器这一新型甚高灵敏度图像传感器,从单光子探测的噪声特性以及固态图像传感器的高灵敏技术机理出发,对量子CMOS图像传感器的技术发展历史、关键技术以及未来发展趋势都做了综合的论述,并在此基础上对量子CMOS图像传感器的空间应用做了分析和展望。 展开更多

关键词 互补金属氧化物半导体 甚高灵敏 单光子探测 全天时对地观测 空间暗弱目标 量子图像传感器

在线阅读 下载PDF 职称材料

G-APD阵列——一种具有单光子灵敏度的三维成像探测器 被引量：5

6

作者 龚威 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期452-455,554,共5页

介绍了一种利用盖革模式雪崩二极管(G-APD)作为成像单元的新型阵列光电探测器,重点介绍了该新型成像光电探测器的关键技术、器件研发和系统应用的发展状况。G-APD阵列探测器兼具单光子探测灵敏度和皮秒级时间分辨率两大特点,适用于对极... 介绍了一种利用盖革模式雪崩二极管(G-APD)作为成像单元的新型阵列光电探测器,重点介绍了该新型成像光电探测器的关键技术、器件研发和系统应用的发展状况。G-APD阵列探测器兼具单光子探测灵敏度和皮秒级时间分辨率两大特点,适用于对极微弱光目标的三维成像探测。同时,G-APD阵列探测器又是一种全固态的光电探测器件,不仅体积小、重量轻、可靠性高,而且还可用现有的微光电子工艺进行规模化生产。因此,G-APD阵列是目前阵列光电探测器件的一个重大发展,必将在各种高端光电成像领域获得广泛的应用。 展开更多

关键词 光学器件 光电成像探测 雪崩二极管阵列 盖革模式 单光子成像 三维成像

在线阅读 下载PDF 职称材料

极紫外成像仪实验室仿真实验 被引量：1

7

作者 程炳钧 王劲东 李磊 《科学技术与工程》 2010年第6期1347-1352,共6页

地球等离子体层中He+对太阳辐射中的30.4 nm波长的极紫外(EUV,extreme ultraviolet)辐射形成共振散射。由于等离子层中的He+的30.4 nm辐射近似满足光学薄假设,因而其强度反映了He+的柱密度。因此,对地球等离子体30.4 nm极紫外辐射成像... 地球等离子体层中He+对太阳辐射中的30.4 nm波长的极紫外(EUV,extreme ultraviolet)辐射形成共振散射。由于等离子层中的He+的30.4 nm辐射近似满足光学薄假设,因而其强度反映了He+的柱密度。因此,对地球等离子体30.4 nm极紫外辐射成像可以直接对地球等离子层进行探测,是研究地球空间磁层空间暴的触发机制和物理模型的重要手段,是进行精确磁暴预测、地球空间环境研究、空间天气预报、自然灾害预测等研究的重要途径。极紫外成像仪(EUVI)通过对30.4 nm的He+共振散射分布进行成像,实现对于地球等离子体层的冷等离子体分布进行研究的目的。首先对极紫外成像仪的工作原理以及成像机理进行了简要描述,对其成像过程进行了介绍。之后根据已研制完成的极紫外成像仪原理样机实验室仿真实验情况,对波形发生器仿真实验与实验室光源-探测器成像仿真实验两种实验方式的原理及实验结果进行了分析研究。根据实验结果,进一步验证了极紫外成像仪信号处理系统原理设计的可行性与正确性。同时,根据实验结果中出现的问题,也为对成像仪系统的进一步优化提供方向。 展开更多

关键词 极紫外成像 单光子成像 仿真成像

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于InGaAs单光子探测器的线阵扫描激光雷达及其光子信号处理技术研究 被引量：7

8

作者 张笑宇 王凤香 +8 位作者 郭颖 王文娟 罗永锋 武文 侯佳 姜紫庆 彭梓强 黄庚华 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期178-186,共9页

随着探测体系的发展,基于单光子探测技术的光子计数激光雷达受到了广泛关注,有效降低了系统对激光功率的需求,广泛应用在远距离测距及成像领域。针对激光雷达在人眼安全波段的工作需求,基于自由运转模式InGaAs/InP SPAD单光子探测器设... 随着探测体系的发展,基于单光子探测技术的光子计数激光雷达受到了广泛关注,有效降低了系统对激光功率的需求,广泛应用在远距离测距及成像领域。针对激光雷达在人眼安全波段的工作需求,基于自由运转模式InGaAs/InP SPAD单光子探测器设计了一套多元收发的远程线阵光子计数激光雷达扫描成像原型系统,对探测器在日光背景下的探测概率影响因素展开了分析,配合主动淬灭电路设计及工作温度、偏压调整获得了系统的最佳工作点,并针对扫描视场中孤立目标特征采用了点云滤波及后脉冲预处理算法,将单个接收通道的原始数据率由200 kbps量级降低至小于1 kbps。与记录单次回波相比,单个测距周期记录四次回波可将有效数据量提升约5%。同时也对探测器的噪声及后脉冲等特性进行了分析。该系统工作波段为1550 nm,探测器线阵规模可达到128元,激光重频为20 kHz,可在2 s内实现水平200°范围内的激光三维成像,作用距离>3 km。经过成像算法处理,该系统在日光条件下成功实现多距离目标三维成像,成像目标清晰。 展开更多

关键词 激光雷达 光子计数 三维成像 单光子探测 InGaAs/InP SPAD

在线阅读 下载PDF 职称材料

非设备故障缺陷引起紫外放电测试结果差异的因素分析 被引量：7

9

作者 肖遥 张志劲 +3 位作者 邓军 苏永祥 夏谷林 蒋兴良 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期887-894,共8页

为了提高紫外成像对放电检测的准确性,探讨量化放电强度的可能性,使用3台不同紫外成像仪对影响紫外成像的因素进行了对比研究。研究表明:不同厂家、型号的紫外成像仪在相同放电条件下所测的图像和光子数有显著差异;相同条件下,紫外光子... 为了提高紫外成像对放电检测的准确性,探讨量化放电强度的可能性,使用3台不同紫外成像仪对影响紫外成像的因素进行了对比研究。研究表明:不同厂家、型号的紫外成像仪在相同放电条件下所测的图像和光子数有显著差异;相同条件下,紫外光子数随着增益逐渐增大而增加,到达峰值后开始衰减,其规律受仪器型号和检测距离的影响,3台仪器在检测放电时有其对应的最佳增益;拍摄距离对光子数的影响与增益和仪器有关,光子数与检测距离存在复杂非线性关系;紫外成像仪从正面到侧面检测设备放电的结果基本相同。研究结果对完善紫外成像检测电晕规程和工程应用具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 电晕 紫外成像 放电检测 放电强度 增益 光子数

在线阅读 下载PDF 职称材料

两种紫外成像仪放电检测影响因素研究 被引量：5

10

作者 王锐 王林军 +2 位作者 彭向阳 贾志东 尚晓光 《广东电力》 2016年第4期110-114,共5页

紫外成像技术能够检测到电力设备的放电状况,但使用时会受到仪器参数、检测条件等众多因素的影响,这阻碍了紫外检测技术的有效应用。利用棒板电极产生稳定的放电源,研究仪器增益和门槛值、检测距离和角度、风力状态5种因素对2种型号紫... 紫外成像技术能够检测到电力设备的放电状况,但使用时会受到仪器参数、检测条件等众多因素的影响,这阻碍了紫外检测技术的有效应用。利用棒板电极产生稳定的放电源,研究仪器增益和门槛值、检测距离和角度、风力状态5种因素对2种型号紫外成像仪检测到的紫外光子数的影响,发现了仪器增益、仪器门槛值和检测距离3种因素对紫外光子数的影响规律,检测角度和风力大小的影响可忽略不计。 展开更多

关键词 紫外成像仪 紫外光子数 仪器参数 检测条件 影响因素

在线阅读 下载PDF 职称材料

1030nm单光子探测激光雷达技术 被引量：2

11

作者 杨函霖 李召辉 吴光 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1671-1676,共6页

1μm波段单光子探测激光雷达因大气透过率高、背景噪声低、红外隐蔽性好、激光脉冲能量高,在远距离激光测距和成像方向极具发展前景。然而,传统的1064 nm激光器缺少对应的高性能的单光子探测器,成为1μm波段单光子探测激光雷达的发展瓶... 1μm波段单光子探测激光雷达因大气透过率高、背景噪声低、红外隐蔽性好、激光脉冲能量高,在远距离激光测距和成像方向极具发展前景。然而,传统的1064 nm激光器缺少对应的高性能的单光子探测器,成为1μm波段单光子探测激光雷达的发展瓶颈。盖革Si APD单光子探测器(Si SPAD)具有优异的探测性能,但是其在1064 nm波长的探测效率极低。针对这个激光器与探测器的矛盾,本文研究1030 nm波长单光子探测激光雷达技术,Si SPAD在1030 nm的探测效率是1064 nm的2.9倍,相同条件的单光子探测激光雷达探测距离提升67.8%。另外,本文搭建双棱镜光束扫描装置,演示了1030 nm波长的单光子三维成像。 展开更多

关键词 单光子测距 单光子探测 三维成像 激光雷达

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速远紫外光子计数成像读出电路设计 被引量：1

12

作者 刘晓红 王咏梅 王永松 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期110-115,共6页

远紫外光子计数成像探测技术通过探测微弱的单光子信息,记录每个单光子位置,在一定时间累积之后达到总体成像的目的.单光子的计数率限制着信息的获取,在分析影响计数率因素的基础上,需要设计前端模拟电路对探测器信号进行放大和整形,具... 远紫外光子计数成像探测技术通过探测微弱的单光子信息,记录每个单光子位置,在一定时间累积之后达到总体成像的目的.单光子的计数率限制着信息的获取,在分析影响计数率因素的基础上,需要设计前端模拟电路对探测器信号进行放大和整形,具体实现采用A225芯片作为前置放大器,并设计相应的整形电路.仿真和实验结果表明,电路设计合理,计数率可达到200 kHz. 展开更多

关键词 远紫外 单光子成像 楔条形阳极 计数率

在线阅读 下载PDF 职称材料

紫外成像检测技术在高压电力设备带电检测中的应用 被引量：13

13

作者 钱金菊 王锐 +2 位作者 黄振 彭向阳 林茂 《广东电力》 2016年第4期115-121,共7页

结合近年来获得的大量紫外成像检测诊断的数据资料,探讨了紫外成像检测技术在电力系统故障诊断应用中的特点。基于此,从紫外成像检测技术的基本原理出发,分析影响紫外成像检测结果的主要因素,并阐述了利用紫外成像检测技术检测高压电力... 结合近年来获得的大量紫外成像检测诊断的数据资料,探讨了紫外成像检测技术在电力系统故障诊断应用中的特点。基于此,从紫外成像检测技术的基本原理出发,分析影响紫外成像检测结果的主要因素,并阐述了利用紫外成像检测技术检测高压电力设备电晕放电缺陷的操作方法;结合输变电电力设备紫外成像检测的实际案例,分析了引起设备电晕放电的主要原因,并给出相应的检修建议。实际应用案例表明该方法可有效地对高压电力设备进行带电检测。 展开更多

关键词 紫外成像检测 紫外光子计数 电力设备 电晕放电 缺陷

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于SiC APD的日盲紫外单光子计数读出电路设计与应用

14

作者 吴金 郑丽霞 +4 位作者 王力 田江江 张伟东 何维捷 孙伟锋 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1448-1452,共5页

针对宽禁带半导体SiC APD紫外单光子探测器,本文提出了一种1×8线阵型单光子计数读出电路.根据光强条件并通过合适的时序控制,可选取固定门控或互补门控探测方式,实现宽动态范围紫外光子信号的探测计数.读出电路采用TSMC 0.18μm C... 针对宽禁带半导体SiC APD紫外单光子探测器,本文提出了一种1×8线阵型单光子计数读出电路.根据光强条件并通过合适的时序控制,可选取固定门控或互补门控探测方式,实现宽动态范围紫外光子信号的探测计数.读出电路采用TSMC 0.18μm CMOS工艺制备,测试结果表明,读出电路具备单光子探测功能,性能与仿真分析预期结果吻合.最终,借助微动系统二维转台完成对日盲紫外单波长光子的探测与成像,实现对多个独立紫外光源的准确区分与目标定位. 展开更多

关键词 SiC雪崩光电二极管 读出电路 互补门控 紫外单光子探测与成像

在线阅读 下载PDF 职称材料

多维时间相关单光子计数在生物医学中的应用(英文)

15

作者 Wolfgang BECKER 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2008年第3期221-231,共11页

传统的时间相关单光子计数(Time-correlated single photon counting, TCSPC)受计数率低、一维测量和采集时间长的限制,难以在生物医学中的推广.评述TCSPC的机理和应用,指出TCSPC是探测周期光信号内的单个光子、测量光子探测时间以及构... 传统的时间相关单光子计数(Time-correlated single photon counting, TCSPC)受计数率低、一维测量和采集时间长的限制,难以在生物医学中的推广.评述TCSPC的机理和应用,指出TCSPC是探测周期光信号内的单个光子、测量光子探测时间以及构建信号周期内光子分布与时间关系的一种技术,具有多维光子采集特性,计数率近似当前可用的探测器容量.该技术可采集光子对波长和空间座标的分布,时间尺度在皮秒量级,在实验开始时可进行二次计数.多维TCSPC技术拥有近似于理想的计数效率,其时间分辨率仅受探测器渡越时间的离散限制.故TCSPC在生物医学光谱学中极具应用价值.典型应用包括,时域光学X线断层照相、记录生物系统内的瞬态现象、荧光寿命成像显微术、活细胞内荧光共振能量转移实验,以及用荧光关联谱探索染料-蛋白复合体. 展开更多

关键词 时间相关单光子计数 多维探测 生物医学光谱学 荧光寿命成像显微术 荧光共振能量转移

在线阅读 下载PDF 职称材料