基于盖格-雪崩光电二极管的光子计数成像

作     者：何伟基 司马博羽 程耀进 成伟 陈钱 HE Wei-ji;SIMA Bo-yu;CHENG Yao-jin;CHEN Wei;CHEN Qian

作者机构：南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室 微光夜视技术国防科技重点实验室 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2012年第20卷第8期

页      面：1831-1837页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：微光夜视技术国防科技重点实验室开放基金资助项目(No.J110508) 国家自然科学基金资助项目(No.61101196) 

主　　题：单光子雪崩二极管 光子计数成像 马尔科夫更新 标准互信息量 

摘      要：考虑用传统的成像技术检测光生电荷信号时易受模数转换噪声干扰,本文提出了一种基于单光子灵敏雪崩光电二极管(GM-APD)的光子计数成像方法。该方法以单光子灵敏GM-APD作为探测单元,以全数字化方式实现微弱光学信号的有效检测。建立了GM-APD光子流响应模型,利用马尔科夫更新过程分析了光子探测盲区对GM-APD瞬态响应的影响,得到了GM-APD输出的数字脉冲频率与光子流密度之间的关联表达式。搭建了二维扫描成像实验验证装置,通过实验得到了不同密度光子流条件下的光子计数图像。采用标准化互信息量分析得到,在光子流密度为3.0×104count/s的条件下,该实验装置仍然可以实现可视成像;当光子流密度达到2.7×105 count/s时,标准化互信息量大于0.5;实现了在低光子流密度时采用光子计数方式对目标物体的有效成像。