嵌入式apd微弱光信号探测系统研究

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1、学号：S13040398硕士学位论文嵌入式APD微弱光信号探测系统研究研究生姓名：吕奋斗学科、专业：电子科学与技术二○一六年三月分类号：TN202密级：可公开UDC：621.39编号：嵌入式APD微弱光信号探测系统研究ANEMBEDDEDSYSTEMOFWEAKOPTICALSIGNALDETECTIONWITHAPD学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：电子科学与技术（080900）研究方向：光电传感与光电探测技术申请学位级别：硕士指导教师：王彩霞副教授研究生：吕奋斗论文起止时间：2014

2、.11—2015.12摘要随着微弱信号探测技术发展，利用APD对微弱光信号探测也越来越受到重视，而APD工作外围电路设计的好坏直接影响着整个探测系统的性能。为了能够合理的设置最佳偏压，有效地抑制噪声、更好的发挥APD高灵敏度的优势，同时实现微弱光信号探测系统的便携式、小型化，本文在研究APD雪崩工作原理基础上，采用现代集成电路技术结合嵌入式技术、半导体制冷技术，设计了嵌入式APD微弱光信号探测系统。文中首先研究了APD反向偏置电压和工作环境温度对APD参数的影响，搭建了偏压电路、放大电路、滤波电路和恒温控制电路等硬件单

3、元；并完成了嵌入式Linux系统的移植、驱动程序的编写与移植以及Qt图形界面程序的编写与移植。最终研制了嵌入式APD微弱光信号探测系统。其次，利用正常且稳定运行的嵌入式APD微弱光信号探测系统在不同的反向偏置电压和不同的工作环境温度下分别对APD输出的暗电流大小和APD倍增因子的大小进行了测量。然后，利用Qt图形界面程序分别描绘出了APD的暗电流和倍增因子与其两端所加的反向偏置电压和工作环境温度的关系曲线。最后，对得到的曲线进行分析，得到了APD的最佳工作点，设置APD工作在最佳工作点，并显示了测试的结果。关键词：嵌入

4、式APD偏置电压恒温QtIABSTRACTWiththedevelopmentofweaksignaldetectiontechnology,theuseofAPDtodetectweakopticalsignalisgettingmoreandmoreattention,andthedesignofperipheralcircuitofAPDdirectlyaffectstheperformanceofthewholedetectionsystem.Inordertosetuptheoptimalbiasvoltag

5、e,andeffectivelysuppressthenoiseandbetterdisplaytheadvantagesofAPDhighsensitivity,IdesignaportableandcompactembeddedsystemofweakopticalsignaldetectionwithAPD.thispaperstudiestheembeddedsystembasedontheembeddedtechnologyandsemiconductorrefrigerationtechnology.Fir

6、stofall,IstudytheeffectofAPDreversebiasvoltageandworkingenvironmenttemperatureontheparametersofAPD.ThenIdevelopareasonableembeddedsystemofweakopticalsignaldetectionwithAPD.Intheactualizationofthehardwaresystem,thepapermainlypresentsthedesignofthebiascircuit,thea

7、mplifyingcircuit,filtercircuitandthetemperaturecontrolunit.Intherealizationofthesoftwaresystem,thepapermainlypresentsthetransplantoftheembeddedLinuxsystem,thecompilationandtransplantationofthedriverandtheQtgraphicalinterfaceprogram.Secondly,Imeasurethedarkcurren

8、tandmultiplicationofAPDindifferentreversebiasvoltageandworkingenvironmenttemperaturebythestableembeddedsystemofweakopticalsignaldetectionwithAPD.Andthen,accordingtoth