用于時分復用光纖光柵傳感的APD光子探測技術研究.pdf

1、在時分復用光纖光柵(FBG)傳感系統(tǒng)中,當光纖光柵的反射率很低時,用一般方式無法探測到極微弱的傳感信號,而單光子探測技術能夠對單個光子能量水平的微弱光信號進行探測。論文將單光子探測技術應用到時分復用光纖光柵傳感系統(tǒng)中,構成基于光子計數(shù)的低反射率光纖光柵傳感系統(tǒng),可實現(xiàn)在一根光纖上串聯(lián)幾百個甚至上千個FBG的超多點應變或溫度的測量。
　　時分復用光纖光柵傳感系統(tǒng)的噪聲主要包含APD的噪聲及FBG多次反射、光譜陰影、光纖彎曲等引起的噪

2、聲,論文分析了這些噪聲產(chǎn)生的原因及對系統(tǒng)的影響,為設計系統(tǒng)時避免或減少這些噪聲打下基礎。同時也對基于光子計數(shù)的低反射率光纖光柵傳感系統(tǒng)進行了理論推導,計算出系統(tǒng)的最小等效噪聲功率(NEPmin)為10-16 W/ Hz。
　　論文采用InGaAs/InP APD作為單光子探測器,用無源抑制方法測出了APD的M-U和I-U等曲線,得到了APD的雪崩電壓為42.5V,確定了最佳“蓋革模式”電壓為47.5V。由于APD不能長時間處于“蓋

3、革模式”,需要設計一個電路去抑制其雪崩。通過對幾種APD抑制電路的優(yōu)缺點分析,設計了一種電流感應電路用于控制APD的雪崩及其恢復,該電路由5個場效應管構成,結構簡單,成本低。使用Multisim軟件對這個電路的進行了仿真,得到理論抑制時間為25ns左右,延遲時間為70ns。
　　運用P型管ZVP2106A,N型管ZVN2106A和ZVN3306A搭建電路,采用信號發(fā)生器產(chǎn)生一個脈沖信號,測出了電路輸出信號和復位信號,驗證了該電路能