分析在激光雷達係統中的關(guan) 鍵国产成人在线观看免费网站以及在激光雷達係統中核心器件的技術特性
激光雷達領域的新秀利器—SPAD23
激光雷達（LiDAR）技術以其精準的距離測量和三維建模成像能力，在多個(ge) 行業(ye) 中發揮著重要作用。這項技術主要通過發射激光脈衝(chong) 並測量這些脈衝(chong) 與(yu) 物體(ti) 碰撞後返回的時間來工作，從(cong) 而獲得高精度的空間數據。不僅(jin) 能夠進行測距還能進行複雜場景的計算成像等等。
激光雷達技術已廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) 以下行業(ye) ：地理空間測繪、考古學、自動駕駛車輛、農(nong) 業(ye) 、林業(ye) 管理、城市規劃、災害管理、建築和建築管理、交互式媒體(ti) 和藝術、太陽能和風能項目、軍(jun) 事和國防、礦業(ye) 和地質學、基礎設施和建設、大氣研究、機器人技術、製造業(ye) 、能源行業(ye) 等等
時間飛行（ToF）技術是一種測量物體(ti) 距離的方法，它通過計算光波從(cong) 發射到反射回傳(chuan) 感器所需的時間來確定空間信息。ToF係統通常包括發射器（激光光源）和接收器（探測器）及時間記錄裝置（tdc）
ToF有兩(liang) 種，直接時間飛行（dToF）和間接時間飛行（iToF）
直接時間飛行（dToF）：這種方式通過發射短脈衝(chong) 光，並直接測量每個(ge) 脈衝(chong) 返回到傳(chuan) 感器的時間來測量空間信息。它使用高靈敏度的單光子雪崩二極管（SPAD）檢測單個(ge) 光子，適用於(yu) 構建時間的直方圖，從(cong) 而確定zui可能空間信息
間接時間飛行（iToF）：這種方式則發射連續調製的光波，通過測量發射光與(yu) 反射光之間的相位差來計算時間，從(cong) 而確定空間。iToF通常使用標準的圖像傳(chuan) 感器架構來測量隨時間變化的光強
相比而言，dToF除成本略高於(yu) iToF外，但其能提供更高的測量精度和較低的噪聲幹擾，適合長距離和低照明條件下使用。
但是不管是dToF還iToF，其中SPAD的探測性能都會(hui) 直接的關(guan) 係到回波光子是否能夠被成功的捕獲到，從(cong) 有足夠的數據支撐zui終結果的測算。
單光子雪崩二極管（SPAD）探測器是一種高靈敏度的光電探測器，能夠檢測到單個(ge) 光子事件。它們(men) 在激光雷達（LiDAR）係統中的国产成人在线观看免费网站顯著提高了距離測量和圖像捕捉的性能，尤其在要求高分辨率和高精確度的場合。
SPAD探測器通過利用雪崩效應放大入射光子產(chan) 生的光電流來實現單光子檢測。這種探測器在被觸發後會(hui) 快速進入雪崩模式，可以檢測很低光級的信號。這一特性使得SPAD尤其適用於(yu) 光線較暗的環境或需要很高靈敏度的国产成人在线观看免费网站。這些特性，在激光雷達中起到著如下至關(guan) 重要的作用
增強距離測量能力：在激光雷達係統中，距離的測量依賴於(yu) 精確地檢測發射的激光脈衝(chong) 被目標反射回來的時間。距離越遠，回波光子打到探測器的概率會(hui) 越小，SPAD探測器的高靈敏度和高的光電轉換效率在遠距離測距時可以大大的提高捕獲珍貴的回波光子的能力
提高低光環境下的性能：由於(yu) SPAD探測器對單個(ge) 光子都非常敏感，它可以在光線非常微弱的情況下工作，這對於(yu) 夜間或光照條件不佳的環境中的激光雷達国产成人在线观看免费网站尤為(wei) 重要。
目前所用到的SPAD大多為(wei) 單點式的，但隨著激光雷達方向的研究不斷深入，對於(yu) SPAD的要求也越來越高，單點SPAD的壁壘也越發明顯，如：
單點SPAD通常具有較小的探測麵積，意味著其能夠捕獲反射回的光子數量有限，降低了係統的整體(ti) 性能，
難以覆蓋較寬的視場角，這限製了激光雷達係統的国产成人在线观看免费网站範圍，尤其是在需要廣泛監控的場景中
在一些国产成人在线观看免费网站中，可能需要將多個(ge) SPAD陣列集成在一起以增加探測麵積，來提高信號集成，但這會(hui) 增加係統的複雜度和成本以及體(ti) 積。
SPAD需要一定的“死時間”來恢複到下一個(ge) 光子可以被探測的狀態。在此期間，任何到達的光子都無法被檢測到（光子堆積效應），這限製了其在高速国产成人在线观看免费网站中的使用。
單點式的SPAD往往需要搭配一個(ge) 時間相關(guan) 單光子計數器（TDC）來使用，這就意味著會(hui) 大大增加激光雷達係統的體(ti) 積，但是激光雷達係統往往會(hui) 伴隨著小型化的需求。
麵日益增長的研究需求與(yu) 設備性能上限的衝(chong) 突，Pi Imaging與(yu) 上海昊量光電推出了單光子陣列探測器—SPAD23。
SPAD23 設備采用了23個(ge) 六邊形排列的矽基單光子雪崩二極管（SPAD），這種獨特的排列方式增加了有效探測麵積，改善了傳(chuan) 統單點SPAD麵積小的限製。並且突破了陣列探測器中絕大多數都無法突破的技術難題：填充因子。該設備的光敏麵大小為(wei) 1.3mm×1.3mm，每個(ge) 像素的大小為(wei) 23um，填充因子大於(yu) 80%，單光子光電轉換效率為(wei) 55%，對於(yu) 探測麵積、光的收集與(yu) 捕獲能力及探測視場角相較於(yu) 單點SPAD是指數級增長的。且其23個(ge) 探測器獨立工作互不受彼此的死時間的影響，可以大大的少光子堆積效應對實驗結果的影響。
SPAD23的第二個(ge) 亮點在於(yu) 每一個(ge) 探測器後麵均連接一個(ge) 10ps時間分辨率的TDC，這就意味著SPAD23的內(nei) 部內(nei) 置了23個(ge) SPAD探測器 + 23個(ge) TDC，僅(jin) 需要自帶軟件即可一鍵獲得23個(ge) 探測器的直方圖以及時間戳的信息，但是這種高度集成性並不會(hui) 帶來額外的體(ti) 積影響，相反為(wei) 了響應激光雷達研究小體(ti) 積需求，其zui終體(ti) 積僅(jin) 有半個(ge) 手機的大小，這遠比傳(chuan) 統形式的SPAD＋多通道計數器的組合體(ti) 積更小許多。
針對其實際表現，搭建了一個(ge) 簡易的激光測距光路來驗證設備本身的性能，該簡易光路的激光器使用的是40MHz重頻的532nm波長的激光器，將綠光打在白板上，陣列探測器與(yu) 激光器的出光孔在同一水平線上如下圖所示：
快速的搭建好實驗設備後，隻需要給SPAD23通入電源及USB連接線，連接好激光器的同步觸發信號後，設置直方圖的Bin寬為(wei) 20ps（短為(wei) 10ps），探測時間為(wei) 90ms，點擊開始按鈕後，瞬間生成直方圖，通過下圖的直方圖的圖表信息，光子的峰值在3100ps，粗略計算兩(liang) 者之間的距離為(wei) 0.93m÷2=0.465m，通過直方圖存儲(chu) 的可視化數據精細計算，峰值所在的時間為(wei) 第1590個(ge) Bin中，也就是3180ps，所以zui終距離為(wei) 0.477m，這與(yu) 實際量測結果相差無幾。
上述的簡易實驗，可以粗略的展示SPAD23的在激光雷達方向的国产成人在线观看免费网站能力，憑借著其便攜性、易用性、大麵陣、高速率等獨特的特性，已然成為(wei) 激光雷達領域的新秀力量。
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