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基于APD的光子计数成像系统的开发与实验研究

作　者: 陈博
导　师: 盛传祥
学　校: 南京理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 光子计数成像雪崩二极管成像仿真模型二维扫描
分类号: TN223
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着微光像增强技术和微光成像器件的发展,光子计数成像技术近些年来发展迅速并日趋成熟。由于光子计数技术在理论上可以对单个光子进行有效探测,因此能够探测到极微弱光下的光子图像。光子计数技术在军事侦查、航空航天、宇宙探索、深海勘探、生物医学等领域都具有广泛的应用前景。本文对在微光探测领域常见的光电探测器件分别进行了研究,最终经过对其各方面性能的比较分析,选择了更适合单光子探测的工作在盖革模式下的雪崩光电二极管(APD)作为核心探测器。在对APD的工作特性和光子计数成像机理有了深入了解后,制定了通过单个APD光子计数器配合电控导轨进行二维逐点扫描的实验方案,随后在光子统计学和Beckman粗糙表面光反射理论的基础上建立了光子计数成像模型,对实验所需要的二维扫描成像系统进行了模型仿真,验证了该方案的可行性。最后根据实验方案设计了光子计数成像系统,并按照实验要求搭建了像扫实验平台,对系统的暗计数、灰度响应等参数进行了测试,随后对两副特征不同的图像进行了各种照度下以及各种分辨率下的成像实验。我们的结果显示,利用现有的APD成像系统,可在10-5lux照度情况下,对较为复杂的图像例如人脸图片实现光子计数成像,对于简单的图像例如黑白条纹,能够成像的极限照度为10-6lux量级。文章最后结合了本文研究的不足之处,给出了今后研究的方向以及对未来光子计数成像技术的展望。

基于APD的光子计数成像系统的开发与实验研究

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