1 北方夜视技术股份有限公司, 云南 昆明 650217
2 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710065
采用试验对比分析的方法, 从 MCP斜切角对像增强器的 MCP噪声因子、分辨力、MCP增益三方面的影响展开研究。试验结果表明, MCP斜切角在 5.～12.范围内时, MCP噪声因子与 MCP斜切角呈抛物线关系, 当 MCP斜切角为 9.时, MCP噪声因子最小; 分辨力与斜切角呈负相关关系, 当 MCP斜切角为 5.时, 分辨力最大; MCP增益随斜切角的增加呈抛物线变化, 当 MCP斜切角为 9°时, MCP增益最大。这主要是因为改变 MCP斜切角后, 光电子进入 MCP通道前端二次电子发射层的角度深度不同, 激发出的二次电子数及电子在 MCP输出端形成的散射斑半径存在差异。若要选择最佳 MCP斜切角, 必须综合考虑不同场景下对像增强器主要性能指标的要求。
像增强器 微通道板 MCP斜切角 分辨力 MCP噪声因子 MCP增益 image intensifier MCP MCP tilt angle resolution MCP noise factor MCP electronic gain
1 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
2 华中科技大学，湖北 武汉 430074
采用LPE生长的中波碲镉汞材料，通过B离子注入n-on-p平面结技术制备了规模为256×256，像元中心距为30 μm的碲镉汞APD焦平面探测器芯片。在液氮温度下对其增益、暗电流以及过噪因子等性能参数进行了测试分析，结果表明，所制备的碲镉汞APD焦平面芯片在-8.5 V反偏下平均增益达到166.8，增益非均匀性为3.33%；在0~-8.5 V反向偏置下，APD器件增益归一化暗电流为9.0×10-14~ 1.6×10-13 A，过噪因子F介于1.0~1.5之间。此外，还对碲镉汞APD焦平面进行了成像演示，并获得了较好的成像效果。
碲镉汞 APD 增益 暗电流 过噪因子 HgCdTe APD gain dark current the noise factor
1 云南大学物理与天文学院，云南昆明 650091
2 云南大学量子信息重点实验室，云南昆明 650091
3 昆明理工大学理学院，云南昆明 650093
雪崩光电二极管(APD)因为其高灵敏度和高增益带宽的优势已被广泛应用在高比特率、远程光纤通信系统中，而雪崩过程中产生的过剩噪声直接影响到 APD的信噪比，因此，研究过剩噪声对 APD性能的提升具有重要意义。目前，国内外测试雪崩光电二极管过剩噪声的方法主要有直接功率测量法和相敏探测法，本文对这两种测试方法和其优缺点进行了分析，并介绍了最新的改进测试思路。同时，还总结了降低过剩噪声的 3种方法: 选择低碰撞电离系数比的材料，降低倍增层厚度和采用 APD碰撞电离工程来降低噪声。
雪崩光电二极管 过剩噪声因子 相敏探测法 碰撞电离工程 avalanche photodiodes, excess noise factor, phase-
1 桂林航天工业学院 电子信息与自动化学院，广西 桂林 541004
2 中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西 桂林 541004
在星间激光通信中，精跟踪单元常采用四象限探测器用于光斑位置定位，定位误差的大小直接影响精跟踪单元的测角精度。为实现微弧度量级的测角精度，文章研究了影响探测器定位误差的各个噪声因素，并根据星间光通信的实际情况进行了简化分析，提出了定位误差的具体计算方法，最后通过具体算例评估了各噪声因素的影响程度。研究结果表明，提高发射功率可以在一定范围内提高接收端信号的信噪比，减小定位误差，进而减小测角误差，提高测角精度。但定位误差并非随发射功率的增大而线性减小，当发射功率增大到一定程度之后，定位误差的减小有限，这时再单纯通过增大发射功率来提高测角精度代价将非常大。
四象限光电探测器 定位误差 噪声因素 精跟踪单元 four quadrant photoelectric detector positioning error noise factor precision tracking unit
为了解决微通道板噪声因子的测量问题，提出了一种测量像增强器光电阴极灵敏度和信噪比，从而测量出微通道板噪声因子的方法.根据该方法，分别在不同阴极电压、微通道板电压以及阳极电压条件下测量了微通道板的噪声因子.测量结果表明，当阴极电压、微通道板电压以及阳极电压分别变化时，微通道板的噪声因子会随之变化.微通道板电压对噪声因子的影响最大，阳极电压的影响最小.微通道板电压每增加100 V，噪声因子大约增加0.11，而阳极电压每增加100 V，噪声因子大约增加3.3×10-4.微通道板工作电压提高，意味着电子碰撞能量提高，同时也意味着二次电子发射系数提高，而根据现有微通道板噪声理论，微通道板的噪声因子会减小，但实测结果却相反.造成这一矛盾的原因是在现有微通道板噪声理论中，仅仅考虑了二次电子发射系数、探测率、电子碰撞几率的因数，而未考虑到电子碰撞能量的因数，因此噪声理论需要进行修正.
像增强器 光电阴极 微通道板 信噪比 噪声因子 Image intensifier Photocathode Microchannel plate Signal to noise ratio Noise factor
暨南大学 理工学院 广州市可见光通信重点实验室, 广东 广州 510632
为了实现可见光通信系统的探测器模块微小型化, 设计并制作了一款50 cm3的温控APD探测器模块, 并对模块的稳定性、温控效果和噪声特性进行了检测。结果表明, APD探测器模块的光电流测量平均相对偏差为0.795%; APD探测器的雪崩增益和响应度随着温度的降低而提高; APD探测器电阻的变化影响负载电阻分压, 使得过剩噪声因子的测量值远大于真实值, 且会随着入射光功率的增大而增大。可以得出结论: 提高反向偏置电压与降低温控温度相配合, 更有利于弱光信号检测; 检测电路中的负载电阻影响APD探测器噪声特性。
APD探测器模块 雪崩增益 响应度 过剩噪声因子 APD detector module avalanche gain responsivity excess noise factor
1 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
3 上海科技大学,上海 201210
碲镉汞雪崩光电二极管以其高增益、高灵敏度和高速探测的优点成为第 3代红外光电探测器的重要发展方向之一.制备了截止波长 3. 56 μm的雪崩光电二极管焦平面器件,面阵规模为 16×16.焦平面器件在 0~6 V偏压下有效像元率大于 90%,非均匀性小于 20%. 6 V偏压下 NEPh约为 60,过剩噪声因子为 1. 2.
碲镉汞 雪崩光电二极管 焦平面 噪声等效光子数 过剩噪声因子 HgCdTe APD FPA NEPh excess noise factor
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
碲镉汞雪崩光电二极管是第三代红外焦平面探测器的主要发展方向之一.提出一种利用离子束刻蚀工艺制备碲镉汞雪崩光电二极管器件的方法, 并研究了截止波长、耗尽区厚度与器件增益的关系.利用此方法制备截止波长4.8 μm的中波器件在17 V反向偏置下增益可达1000.对器件进行了噪声频谱测试, 计算了其过剩噪声因子.
雪崩光电二极管 离子束刻蚀 增益 过剩噪声因子 HgCdTe HgCdTe avalanche photo diode (APD) ion beam etching(IBE) gain escess noise factor 红外与毫米波学报
2019, 38(2): 02223
1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
3 北方夜视技术股份有限公司南京分公司，江苏南京 210006
微通道板（简称MCP）是决定像增强器信噪比的关重件，MCP 的噪声因子是对MCP 噪声特性进行评价研究的主要参数。通过对不同材料、不同腐蚀工艺、不同烧氢工艺制备的MCP 以及不同工作条件下MCP 的噪声因子进行测试分析，研究不同制备工艺、不同工作条件下MCP 的噪声特性，最终得出了最优噪声性能的MCP 制备工艺和工作条件，结果表明采用B 材料，采用混合类腐蚀液腐蚀工艺，尽可能长的烧氢时间，可获得较低噪声因子的MCP，同时适当增加入射电子能量和微通道板工作电压以改善通道板噪声特性，提高像管成像质量，这些研究成果为进一步降低MCP 噪声因子提供了理论和工艺指导。
微通道板 噪声因子 MCP 工作条件 micro-channel plate (MCP) noise factor MCP preparation process of MCP working conditions of MCP
