5。2  数字微镜系统（DMD） 22

5。3  多像素APD光子计数成像装置 23

结  论 25

致  谢 26

参 考 文 献 27

1  绪论

1。1  微光探测

微光探测就是泛指黑夜或极低照度下存在的微弱光或能量很低，低到不能引起视觉的光，因此人类不能够在微光的条件下清晰地观察目标[1]。为了能够在微光的条件下不用灯光辅助照明也能清晰地看到周围的环境，同时对它进行记录，人类在探索光电效应的同时开发了微光成像技术。利用该技术，探测器可以借助微弱的自然光，将人眼不能看见和分辨的目标进行增强，处理成清晰的、人类可见的图像。它在工业、军事和科技探索等领域都有着十分广泛的应用。

1。2  关于雪崩光电二极管

    APD是英文Avalanche Photo Diode的缩写，中文名为雪崩光电二极管。对于这种类型的二极管来说，它的PN结加上反偏电压之后，射入的光被PN结吸收后可以产生光生电流。由于增加反偏电压能够发生“雪崩”（光电流成倍地增加）现象，所以这种类型的光电二极管被人们叫作“雪崩型光电二极管”。

    工作在盖革模式下的雪崩型光电二极管光子探测能力，在许多科技探测和研究领域具有良好的前景，是许多国家的科学家在光电方面研究的重点课题之一。凭借光子探测能力、信噪比出色、全固态结构、响应速度优秀还有低功耗等特征，已经变成微光夜视成像领域的热门项目。

    光子计数成像以二维方式探测光子、实时成像并进行图像处理，具有极高的时间和空间分辨力。光子计数成像采用了分阈值技术，可以实现零噪声读出，输出信号中的残留噪声仅有入射信号的泊松噪声和来自微通道板的暗电流噪声，且对于每个光子事件的地址解码后，既可以将某个时刻的时标读出，也可以将一个周期内积累的总图像一起读出，因而具有任意读出的能力，可应用于高时间分辨力的场合，如火箭尾焰的探测和跟踪。

    高灵敏度APD探测技术是一种极微弱光探测技术，广泛应用于医疗诊断、生物芯片检测、军事国防、天文探测、光谱测量等领域。在极弱光成像领域，光子计数成像技术成为目前研究的热点，该技术不仅具有极弱光的探测能力，而且可以实现超高分辨率的图像。从这个角度出发，本课题依托项目的研究背景，借鉴单光子成像的一些研究成果，利用高灵敏度多像素APD在可见光波段实现探测成像[2]。

1。3  国内外发展

1。4  本文的主要工作

第二章主要介绍了雪崩光电二极管的工作原理和研究了雪崩光电二极管在盖革模式下的工作状态以及带宽、暗电流等电气特性。

第三章主要分析了MPPC的工作的理论基础和MPPC输入输出装置，并且介绍了MPPC的性能发展情况。

第四章主要介绍了称重设计的原理，分析了其在哈达玛编码上的作用，并且着重分析了在系统对编码矩阵的要求及选择，最后使用matlab对其进行了仿真研究。

第五章主要解决了第四章提出的现实中编码器件的使用问题，介绍了DMD这一种新型器件，最后完成了整个系统。

2  雪崩光电二极管的工作方式和光电特性

    一般的光电二极管的灵敏度都不太高，大约每1000勒克斯的照射下，只输出几μA的光电流，很难起到使入射的光子获得一个满意的电流输出的作用。因此用到了雪崩型光电二极管（APD）。APD是在外电场的影响下使得结型的半导体的载流子出现雪崩效应即内光电效应的一种具有高灵敏度、高增益的光电子器件，其增益可达102~104，电流达mA量级，而且它的响应速度可达102GHz，在探测微弱信号和快速变化的信号方面有很大的作用。