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信息化的今天,信息技术的发展已成为标榜一个国家经济水平和社会生活水平的一项重要指标。而信息的获取是其最终目的,光子以其响应快、频率宽、承载信息量大、效率高的特点作为当今世界越来越受重视的信息载体,因此弱光信号的探测也随之迅速地发展。在弱光信号的探测中,光探测器相当于整个探测系统的“眼睛”,将探测到的信号转换成易于处理的其他信号,如电信号、化学信号等等,其中运用最为广泛的为光电检测器,即将探测到的弱光信号转化成方便测量的电信号。光电检测器中,雪崩光电二极管(APD:avalanche photodiode)因其高内部电流增益而成为弱光信号检测领域人们研究的重要对象。APD作为弱光甚至是光子探测中理想的光电探测器件,是基于电离碰撞效应的,在其两端加上高反向偏压,当此偏压大于其雪崩击穿点时即工作在盖革模式下,一有光子或热生成的载流子进入就能触发雪崩,输出电流脉冲信号。为保护器件使其能安全工作,需要设置外围电路来抑制APD的雪崩,此电路称为抑制电路,常用的有无源抑制和有源抑制电路。 无源抑制电路因其实现方式简单,能保证器件安全稳定的工作,因此,在本论文中采用无源抑制模式来抑制APD的雪崩。本课题旨在对InGaAs APD的脉冲特性进行研究,并设计一套基于InGaAs APD的能够探测弱光信号并对探测到的脉冲进行计数分析的系统,其中包括硬件系统的设计和软件系统的设计两个方面。硬件系统主要为APD特性测试外围电路的设计,信号调理电路的设计(信号放大、比较、整形),计数模块的设计及数据采集卡的选择;软件系统主要为基于图形化编程软件LabVIEW的数据采集系统的设计,软件部分主要为实现两个目的:一是为比较模块提供一个可调的阈值电压,二是对探测到的数据进行采集、判断及存储。 通过实验研究了InGaAs APD的主要特性,确定了不同温度下其雪崩暗击穿电压、及其雪崩击穿特征,并提出了基于CA3140的测试不同温度下的暗电流特性的间接测量法,此方法能够探测到APD低于1nA(低至0.01nA)的暗电流,根据等效噪声功率概念得到系统能探测到的对应光功率值为0.6pW;实验验证了本文提出的系统中各个模块的可行性,并运用基于图形化编程软件LabVIEW的数据采集系统通过数字计数技术的方式初步探测到不同输入光功率的弱光信号,通过作图对比寻求到最优阈值电压值。