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光子计数激光雷达测距一般采用脉冲飞行时间测量法。激光器发射出窄脉冲探测信号，经过目标反射将回波信号发送回探测器，工作在盖革模式下的雪崩光电二极管（GM-APD）探测器对信号进行光电转换，得到目标信号[13]。采用对单个回波光子事件的统计信息代替了常规的对目标回波波形的探测，利用目标距离信息的相关性和光子事件累计，提取出目标距离数据，提高探测概率[14]。

光子计数激光雷达测距技术使用的激光脉冲能量较低，激光器相关辅助装置容易实现，因此使得激光雷达系统被简化，并且对于发射接收镜头口径，功耗等参数的要求也并不苛刻。文献综述

2。1  脉冲飞行时间测距原理

“连续-相位”激光测距法和脉冲飞行时间激光测距法是激光测距方案中两种常见的形式[15]。“连续-相位”激光测距是利用发射出的激光光束与接收到的激光光束的相位差得到目标的距离，发出的信号与接收到的信号都是连续波，测量的相对误差非常小，但调制波长会限制其工作的最大探测距离。对于合作目标，最大工作距离可达几十千米。但对于非合作目标，最大工作距离只有几百米。脉冲飞行时间激光测距是用脉冲激光器向目标发射激光束同时开始计时，探测信号遇到目标后被反射，接收器接收到回波信号，同时停止计时，把计时模块开始计时到停止计时记为t,则探测目标距离的计算公式为L=ct/2，其中c是光在空气中的传播速度。这种测距方式对非合作目标也能进行远距离探测[16]。

光子计数激光雷达发射的信号为非连续波，因此，在光子计数激光雷达中采用脉冲飞行时间测距法。

2。2  盖革模式雪崩光电二极管

在众多光子探测器件中，雪崩光电二极管(APD)是一种发展相对成熟的半导体光电器件，相对于光电倍增管（PMT）、超导材料单光子探测器(SSPD)、量子点场效应探测器（QDEGFET）可见光光子计数器（VLD）和光子频率上转换技术，具有高增益，低功耗且外围辅助设备成熟简单且稳定。来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

2。2。1  盖革模式APD工作原理

光电二极管的基本结构原理和普通二极管一样都包含空穴的半导体P型材料和包含载流子的半导体N型材料结构构成的，不同的掺杂元素制成不同的P/N型材料。雪崩光电二极管（APD）利用了二极管耗尽层在高反电压下产生载流子的雪崩效应来获得很高的光电流增益，其增益可以达到102~104，电流达毫安量级，因此其灵敏度高，响应速度快，可以达到102GHz，适用于探测两种类型的信号：弱光信号和快速变化的信号。当雪崩光电二极管（APD）的反向偏置电压低于临界电压时，输出的电流正比于光电流，二极管工作在盖革模式下，被激发出来的漂移电子能获得足够的动能去冲击电离晶格中的原子并产生一个价电空穴，冲击产生的载流子会在外电场的作用下冲击电离出更多的载流子，最终形成雪崩式反向击穿。如图2。1为盖革模式下的雪崩效应。