采用APD单光子阵列读出集成电路的红外测距技术

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采用APD单光子阵列读出集成电路的红外测距技术

吴金, 俞向荣, 史书芳, 郑丽霞, 孙伟锋

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吴金, 俞向荣, 史书芳, 郑丽霞, 孙伟锋. 采用APD单光子阵列读出集成电路的红外测距技术[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(6): 604002-0604002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0604002

引用本文:

吴金, 俞向荣, 史书芳, 郑丽霞, 孙伟锋. 采用APD单光子阵列读出集成电路的红外测距技术[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(6): 604002-0604002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0604002

Wu Jin, Yu Xiangrong, Shi Shufang, Zheng Lixia, Sun Weifeng. Infrared ranging technology by using single photon APD array readout integrated circuit[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(6): 604002-0604002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0604002

Citation:

Wu Jin, Yu Xiangrong, Shi Shufang, Zheng Lixia, Sun Weifeng. Infrared ranging technology by using single photon APD array readout integrated circuit[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(6): 604002-0604002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0604002

采用APD单光子阵列读出集成电路的红外测距技术

doi: 10.3788/IRLA201746.0604002

1.
东南大学无锡分校,江苏无锡 214135;
2.
东南大学微电子学院,江苏南京 210096

作者简介:
吴金(1965-),男,教授,博士,主要从事集成电路设计,红外传感信号检测方面的研究。Email:jwu@seu.edu.cn

中图分类号: TP11;TP13

Infrared ranging technology by using single photon APD array readout integrated circuit

1.
Wuxi Branch,Southeast University,Wuxi 214135,China;
2.
Institute of Microelectronics,Southeast University,Nanjing 210096,China

摘要: 红外单光子探测因其超高的检测灵敏度和信噪比，有效提升了弱光检测系统的性能水平。基于TSMC 0.35m CMOS工艺，提出了一种阵列型数字式红外读出电路及其应用系统的设计方法。采用由OSC多相时钟构成的低段全局共享TDC和高段像素独享TDC的两段式阵列结构，在170 MHz时钟频率下，实测获得了小于1 ns的时间分辨率和3s的量程，并在1 kHz的帧率下采用串行模式输出数据，经相关数据处理，最终实现测距轮廓成像的功能。
- 读出集成电路 /
- 接口 /
- 时间数字转换器 /
- 光子 /
- 雪崩光电二极管
Abstract: A infrared single-photon detecting system has greatly improved the performance of the weak light detection system due to its ultra high sensitivity and SNR. Based on TSMC 0.35 m CMOS process, a design method for digital mode infrared ROIC and its application system were proposed. The system included high-segment pixel TDC and low-segment global shared TDC controlled by OSC multiphase clocks. The implemented circuit was operated at frame rates of 1 kHz with data output in a series mode, also it has a time resolution of less than 1ns along with a 3 s measurement range under 170 MHz reference frequency condition, which can finally satisfy the application of ranging and imaging after relevant data processing.
- readout integrated circuit /
- interface /
- time-to-digital converter /
- photon /
- avalanche photo diode

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采用APD单光子阵列读出集成电路的红外测距技术

doi: 10.3788/IRLA201746.0604002

1. 东南大学无锡分校,江苏无锡 214135;

2. 东南大学微电子学院,江苏南京 210096

作者简介:
吴金(1965-),男,教授,博士,主要从事集成电路设计,红外传感信号检测方面的研究。Email:jwu@seu.edu.cn

收稿日期: 2016-10-05
修回日期: 2016-11-10
刊出日期: 2017-06-25

中图分类号: TP11;TP13

关键词:

摘要: 红外单光子探测因其超高的检测灵敏度和信噪比，有效提升了弱光检测系统的性能水平。基于TSMC 0.35m CMOS工艺，提出了一种阵列型数字式红外读出电路及其应用系统的设计方法。采用由OSC多相时钟构成的低段全局共享TDC和高段像素独享TDC的两段式阵列结构，在170 MHz时钟频率下，实测获得了小于1 ns的时间分辨率和3s的量程，并在1 kHz的帧率下采用串行模式输出数据，经相关数据处理，最终实现测距轮廓成像的功能。

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