光电探测装置、相应的激光雷达及探测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114089343A(43)申请公布日2022.02.25(21)申请号202010767699.X(22)申请日2020.08.03(71)申请人上海禾赛科技有限公司地址201821上海市嘉定区新徕路468号园区二号楼(72)发明人孙恺向少卿(74)专利代理机构北京律和信知识产权代理事务所(普通合伙)11446代理人郝文博(51)Int.Cl.G01S17/02(2020.01)G01S7/4863(2020.01)G01S7/48(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图6页(54)发明名称光电探测装置、相应的激光雷达及探测方法(57)摘要本发明提供一种光电探测装置，包括：探测部，所述探测部可接收入射的单光子并转换为电信号；滤光部，所述滤光部设置在所述探测部的光路上游，以对入射至所述探测部的光子进行过滤；处理单元，所述处理单元配置成可根据所述电信号与所述滤光部的透过率，确定所述实际入射光子的数目。通过本发明的实施例，提高了激光雷达接收端的动态范围，提高了激光雷达的性能。CN114089343ACN114089343A权利要求书1/1页1.一种光电探测装置，包括：探测部，所述探测部可接收入射光的单光子并转换为电信号；滤光部，所述滤光部设置在所述探测部的光路上游，以对入射至所述探测部的光束的光子进行过滤；处理单元，所述处理单元配置成可根据所述电信号与所述滤光部的透过率，确定所述入射光的实际光强。2.根据权利要求1所述的光电探测装置，其中，所述探测部包括多个探测单元，所述滤光部包括多个透过率不同的滤光单元；并且，所述多个探测单元中至少有两个所述探测单元分别对应不同透过率的滤光单元。3.根据权利要求2所述的光电探测装置，其中，所述探测部的多个探测单元根据其对应的滤光单元的峰值透过率由低到高分别对应多个级别，其中，当级别较高的探测单元的连续饱和次数超过预定阈值时，采用级别较低的探测单元的探测信息进行测量。4.根据权利要求1或2所述的光电探测装置，其中，所述探测单元采用以下任一种来实现：-SiPM单元；-SPADs阵列。5.根据权利要求2所述的光电探测装置，其中，所述各个探测单元中分别包括多个探测器，其中，所述探测器为单光子雪崩二极管，且各个所述探测器可分别单独寻址，其中，所述多个探测单元中包括至少一个探测单元，所述至少一个探测单元中的多个探测器可对应多个具有不同透过率的滤光单元。6.根据权利要求7所述的光电探测装置，其中，每个探测单元包括多组探测器，每个组的光路上游分别设置具有不同透过率的滤光单元。7.根据权利要求2-8中任一项所述的光电探测装置，其中所述滤光单元由窄带滤光片来实现。8.一种激光雷达，包括：发射单元，所述发射单元配置成发射探测激光束用于探测目标物；接收单元，所述接收单元包括如权利要求1-7任一项所述的光电探测装置，所述光电探测装置配置成可接收所述探测激光束在目标物上反射后的回波。9.一种激光雷达的探测方法，所述激光雷达如权利要求8所述，其中，所述方法包括以下步骤：发射探测光束；所述光电探测装置的所述滤光部对与所述探测光束对应的回波进行过滤；所述光电探测装置的所述探测部接收过滤后的回波，并将其转换为电信号；所述光电探测装置的所述处理单元，根据所获得的电信号以及相应的所述滤光部的透过率，确定所述回波的实际光强。2CN114089343A说明书1/9页光电探测装置、相应的激光雷达及探测方法技术领域[0001]本公开大致涉及光电技术领域，尤其涉及一种光电探测装置、相应的激光雷达及探测方法。背景技术[0002]单光子探测技术具有超高灵敏度、超快响应速度等优点，能够检测到光的最小能量粒子，是目前一种较为重要的探测方法。单个光子的能量极小，要想检测到单光子，就必须采用特殊的光电器件。单光子雪崩二极管是特指工作电压高于击穿电压的雪崩光电二极管(AvalanchePhotoDiode,APD)，工作在盖革模式下的雪崩光电二极管又被称作单光子雪崩二极管(SinglePhotonAvalanchePhotoDiode,SPAD)。SPAD以其高雪崩增益、快响应速度、低功耗等优点成为单光子探测的最佳器件选择。SPAD基于碰撞电离和雪崩倍增的物理机制对光电流进行放大，从而提高检测的灵敏度。盖革模式下，SPAD的工作电压大于其雪崩击穿电压，这样能够保证即使单个光子入射激发出的载流子也能引起雪崩效应。激发的载流子漂移进入耗尽层，在SPAD中强电场的作用下，载流子被瞬间加速并获得足够的能量，不断地与晶格发生碰撞，新产生的载流子继续在电场的作用下撞击晶格，又会产生新的载流子，如此连锁反应，使得载流子的数量雪崩式增加，反向电流在纳秒甚至亚纳秒内上升至毫安培量级。然而雪崩是