近红外SPAD标定的偏压偏流控制系统研究

来源：激光与红外杂志2020年第4期北京时间：

作者：高雪峰

单位：1.安徽省航空结构件成形制造与装备实验室,安徽 合肥 230009；2.合肥工业大学工业与装备技术研究院,安徽 合肥 230009；3.科大国盾量子技术股份有限公司,安徽 合肥 230088；

摘要：针对近红外1550 nm单光子雪崩光电二极管(single photon avalanche photodiode,SPAD)的特性,为精确测量其参数性能,设计了高精度偏压控制电路及偏流检测电路系统。该系统以FPGA为控制核心,通过上位机软件下发偏压控制参数,采用高精度器件并经过电压放大滤波等操作实现对SPAD偏压的精准控制。采用电流检测器件,通过恒流源补偿的方案将偏流值检测转换成电压值的检测,利用模数转换器件进行电压采集上传给FPGA,上位机软件通过数据拟合推导得到最终的偏流值。通过实验测试验证了电路的可行性,偏压控制精度小于30 mV,输出电压纹波小于100 mV,偏流检测上传稳定。该偏压控制及偏流检测系统设计具有结构简单、偏压设置精度高、超低纹波、控制灵活的优点,已经应用于近红外1550 nm SPAD标定系统中,工作稳定可靠。

关键词：SPAD标定;偏压控制;偏流检测;上位机;微分非线性度