基于MPPC阵列探测器的激光测距系统与试验

发布时间：2025-06-28 01:46

　　 将4×4多像素光子计数器(MPPC)阵列作为回波探测器,利用云南天文台升级后的1.2m望远镜分光路卫星激光测距(SLR)系统,开展了地面漫反射靶和AJISAI卫星的SLR试验。地面靶目标是60cm×40cm的Al塑板,光程约为45m,用示波器采集单通道输出信号与16通道合并输出信号,合并输出信号幅值明显高于单通道输出信号,表明不止一个通道有响应;用事件计时器记录主波、回波时刻并进行距离解算,其RMS约为21.7cm,与激光脉冲宽度、漫反射目标的形状效应引起的测距误差相当。实验结果表明,阵列型探测器较单元型有一定优势,实验中采用的MPPC阵列探测器进行性能升级后可用于SLR。

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【部分图文】：

图１ＭＰＰＣ的结构及其等效电路图Ｆｉｇ．１ＭＰＰＣｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｔｓｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍ

工作原理ＭＰＰＣ是由×１０２至×１０４直径为几到×１０μｍ的ＡＰＤ单元阵列集成在同一个单晶Ｓｉ片上构成，每个串联着几×１０２ｋΩ的电阻，如图１所示。所有ＡＰＤ单元并联输出，共用一个输出端，每个ＡＰＤ单元都工作在盖革模式下，即工作电压比击穿电压高若干伏的雪崩状态。当某一个ＡＰＤ单元....

图３Ｃ１１２０６－０４０４ＦＢ（Ｘ）的电路原理图Ｆｉｇ．３ＴｈｅｃｉｒｃｕｉｔｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＣ１１２０６－０４０４ＦＢ（Ｘ）

Ｃ１１２０６－０４０４ＦＢ（Ｘ），不能工作于门控模式，没有制冷系统。其原理图如图３所示，左半部分为ＭＰＰＣ阵列探测单元和温度传感器；右半部分为外围读出电路，由高压电源模块、放大器模块、数模转换模块以及微处理器组成。其由１６个通道组成，每个通道有３６００个ＡＰＤ单元，有效探测面积为....

图４测距试验平台示意图Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｒａｎｇｉｎｇｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍ

实验中，采用的激光器主要参数为：输出波长为５３２ｎｍ，功率为４０Ｗ＠５３２ｎｍ，频率为１ｋＨｚ，脉宽为７５０ｐｓ。事件计时器使用的是拉脱维亚的Ａ０３３－ＥＴ，双通道，其时间分辨率＜５ｐｓ，死时间为５０ｎｓ，测量速率为１２ｋｓａ／ｓ。示波器采用泰克的ＤＰＯ２０２４。图４测距试验平台....

图５地面漫反射靶与两个望远镜的位置关系Ｆｉｇ．５Ｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｔａｒｇｅｔａｎｄｔｈｅｔｗｏｔｅｌｅｓｃｏｐｅｓ

拉脱维亚的Ａ０３３－ＥＴ，双通道，其时间分辨率＜５ｐｓ，死时间为５０ｎｓ，测量速率为１２ｋｓａ／ｓ。示波器采用泰克的ＤＰＯ２０２４。图４测距试验平台示意图Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｒａｎｇｉｎｇｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍ４测距试验系统４．１地面漫反射靶测距试验由于需要采....

本文编号：4054224