激光技术

作者：王江, 王鸥, 刘向东, 袁利, 柯尊贵, 郝昕, 覃文治, 杨赟秀

关键词：传感器技术, 雪崩焦平面探测器, 盖革模式, 硅, 激光3维成像

为了满足350 nm~1100 nm波长范围内远距离及微弱激光3维成像探测的需求，提出了一种规模为32×32的盖革模式硅激光焦平面阵列探测器，它主要由硅雪崩光电二极管阵列、读出电路芯片、微透镜阵列、半导体制冷器、引脚网格阵列壳体等元件组成。硅雪崩光电二极管焦平面阵列采用拉通型N+-Π1-P--Π2-P+结构，工作在盖革模式下，通过Si片背面抛磨减薄及盲孔刻蚀技术，实现了纤薄光敏区的加工；读出电路采用主动模式淬灭设计，使电路单元的死时间控制在50 ns以内，并利用一种带相移技术的时间数字转换电路优化方案，在满足时间分辨率不大于2 ns的同时，降低了读出电路芯片的功耗。结果表明，在反向过偏电压14 V、工作温度-40 ℃的条件下，该探测器在850 nm的目标波长可实现20.7%的平均光子探测效率与0.59 kHz的平均暗计数率，时间分辨率为1 ns，有效像元率优于97%。该研究为纤薄型背进光Si基激光焦平面探测器的研制提供了参考。

来源：2024年第5期

《激光技术》期刊编辑部

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