Y5T101 APD的蓋革模式

Y5T102 APD蓋革模式的應(yīng)用

之前寫過(guò)一點(diǎn)激光雷達(dá)探測(cè)器的原理。對(duì)于探測(cè)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(cè)器，在Y8T247寫過(guò)。

Y8T247 旭創(chuàng)：激光雷達(dá)芯片

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

對(duì)于APD、SPAD和SiPM看起來(lái)好像字母差異非常大，其實(shí)綜合起來(lái)看，本質(zhì)是基本接近，略有差異而已。

APD和PAD，就是光子這個(gè)單詞放在前邊還是后邊，是同一個(gè)意思。

在合集2020第399-401頁(yè)解釋了什么是“雪崩效應(yīng)”，并且如何利用外加電場(chǎng)來(lái)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(cè)了。

這個(gè)單光子探測(cè)器，和硅探測(cè)器用于905nm的單光子吸收，以及硅探測(cè)器可用于1550nm波長(zhǎng)的雙光子吸收，不是一回事。

這個(gè)“單光子”探測(cè)器，指的是靈敏度非常優(yōu)秀，優(yōu)秀到只有幾個(gè)光子的能量時(shí)，依然可以探測(cè)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(gè)名，叫SPAD，其實(shí)叫做SAPD一樣意思。有一些小伙伴的提問(wèn)是“怎么一會(huì)兒APD，一會(huì)兒PAD，這還有個(gè)準(zhǔn)譜不？？？？啊 ”，

嗯嗯，APD和PAD他們一樣的意思，看英文單詞，無(wú)非就是個(gè)順序變了，和東北人說(shuō)的“不知道”與“知不道” 類似的感覺(jué)。

但是，無(wú)論工作在略小于擊穿電壓，還是略大于擊穿電壓，探測(cè)器都非常容易被“擊穿”燒毀。

解決方式就是串聯(lián)一個(gè)“電阻”，在很多時(shí)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(huì)串聯(lián)一個(gè)電阻

這個(gè)“淬滅電阻”的作用類似家里的“保險(xiǎn)絲”，電流很大時(shí)，電阻會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的分壓，降低/關(guān)斷輸出端電壓，避免電流過(guò)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(shí)現(xiàn)的光電倍增效果的一種探測(cè)器。

Y3T32 光電倍增管

SiPM，就是用硅這種材料來(lái)制作的APD，或者叫做SAPD，或者叫做PM，在這個(gè)場(chǎng)景下，它們表述的是同一種意思。

用硅來(lái)做APD，這個(gè)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(yè)說(shuō)的是多晶硅材料。

激光雷達(dá)用一個(gè)探測(cè)器很難實(shí)現(xiàn)大范圍/高靈敏度的回波檢測(cè)，需要制作非常多的探測(cè)器陣列，來(lái)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(gè)感光面，一組一組的級(jí)聯(lián)起來(lái)形成像素陣列，可以分區(qū)計(jì)算光學(xué)能量并描繪出被測(cè)物體的三維輪廓。（Y8T247可探知三維輪廓+移動(dòng)速度，他們不一樣）

Y8T247 旭創(chuàng)：激光雷達(dá)芯片

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

一定程度上是浪費(fèi)探測(cè)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(gè)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