【电路图pb是什么意思】SiPM在LiDAR中的应用：为什么要先解决延迟脉冲，而不是先上传PDE？

对于硅光电倍增管，即SiPM，为了更好地表达基本形式和功能，滨松很久以前就命名为多路光子计数器(MPPC)。所以实际上市面上说的MPPC和SiPM是一种零部件。同样，Single Photon Avalanche Diode(Spad)在空松被命名为SPPC，旨在反映该单通道的特性。

MPPC作为新一代半导体光电器件，由于其高增益等功能，在许多应用程序中受到高度期待，激光雷达也是其中之一。在激光雷达的应用中，LiDAR(光子检测效率)是MPPC比较突出的特征之一。事实上，这很重要，越高越好，但我们必须充分认识到的一个问题是PDE的提高，必须建立在解决“延迟脉冲”问题的基础上，这样MPPC才能在LiDAR应用程序中发挥更好的作用。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure)接下来，我们来谈谈这个话题。

首先，让我们看一下MPPC为什么适合LiDAR，为什么适合LiDAR应用程序。

MPPC被关注为10 ~ 10的内部增益，在电信号信噪比计算中，可以看到设备增益对整个电信号信噪比的增加效果，如APD的SNR计算公式。

中的P(R)是接收强度。S 是灵敏度。PB是背光功率。R0是负载电阻，b是检测电路带宽。

将增益M放置在后面的热噪声中，增益对信噪比的贡献在于降低后端电路的检测下限。

MPPC是这样的，好处更高。但是，随着增益的提高，背光噪音的影响变得越来越重要，在强烈的背景光下，很可能会直接饱和部件，从而失去对下一个接收信号的响应。(大卫亚设，Northern Exposure，成功)通过以下简单的比较实验，可以更直观地看到这个问题。

使用接收光路(入射孔径，可切换滤波器)等面积的三个部件作为接收端，模拟200米距离时，入射孔径(Aperture)使用2毫米盲肠，100lux的信号如下：

将背光提高到100Klux时，连续的白噪声将锁定在当前信号未处理的APD探测器上，MPPC仍然可以识别该信号。

但是，将光圈孔提高到8毫米以上时，APD信号再次出现，MPPC噪音急剧增加，SPPC完全饱和抑制。

因此，在增益装置中，增益越大，对后端噪声的反向抑制能力越强，对光噪声的耐受能力越弱。

对于MPPC来说，如何设计接收角度是LiDAR应用程序中非常重要的一点。使用小入射光孔径和窄带滤波器，或增加探测通道数以进行角度分割。这样才能更好地提取信号，更好地利用其高增益的特征。

或更高版本用于空送的16通道线阵列和3232通道阵列MPPC产品发布

简单总结一下，MPPC的高增益有助于消除后期的电气噪音，但也带来了光噪音的劣势。要想很好地使用MPPC，只能减少光噪音。通过光学系统处理或MPPC阵列的角度分割，减少场角可以达到效果。这是将MPPC应用于激光雷达的前提。

但是，设备外部的光学设计并不能解决所有问题。即使我们前面提到的“延迟脉冲”也是如此。

我们都知道PDE的高低是衡量MPPC检测效率的关键参数，但另一个经常不注意，但可以忽略激光雷达上的重要参数“crostalk”。(威廉莎士比亚，美国作家)。

>在实际LiDAR的应用中，当有强光返回时，会有很高概率产生20us以上的拖尾，影响下一次脉冲的接收。那么该拖尾能通过后续电路消除吗？让我们来看MPPC串扰的种类有哪些：

根据以上表格可以看出，瞬时性串扰的主要来源是光，包括通道间直接光子串扰和器件表面反射光子串扰。在使用单光子源测试时出现的光串扰脉冲波形如下。

而延时性脉冲的来源则为电子串扰，包含后脉冲和延时串扰脉冲两种。同一像素中电子延时释放形成后脉冲，而电子扩散到相邻像素会产生延时串扰脉冲。在单光子信号入射的情况下，恢复时间内产生的后脉冲幅值小于信号脉冲，而恢复时间内产生的延时串扰脉冲则维持相同的幅度。

请注意，如果在恢复时间之外，这两种原因产生的延迟性串扰不可区分。滨松将这两种串扰信号统称为Delayed pulse（延时脉冲）。

此时强光入射后产生的长时间拖尾为Delayed pulse（延时脉冲）造成，这一阶段，MPPC中不断的有电子串到相邻的多个像素且有概率产生后脉冲，从而影响下一次脉冲的探测。由于该信号是器件本身产生的多个信号的叠加，外部电路也无法消除其影响，只能从器件的基础结构出发进行根本性的改进。

滨松在2017年推出了当时PDE明显优于市场水平的MPPC产品S13720系列，但接下来的时间里并未执着于对此参数的提高，即是在与LiDAR开发者密切互动中，了解到了“延时脉冲”必然会带来的应用掣肘。虽然从基础结构层面去进行重新实验和调整，是十分繁琐困且耗时的，但是是必行之路。仅先提高PDE虽会相对快速，不过器件存在的根本性问题未解决，就好像只搭高台而地基却依然松散一样，这对于MPPC的实际应用，是缺少真正建设性意义的。

通过两年的攻克，滨松新型的MPPC产品已极大程度上解决了此问题，其延时脉冲概率会从S13720系列的38%降低到1%，新品预计在今年年中推出。接下来，滨松也计划在短时间内，将MPPC的PDE水平大幅提升，以更好的满足应用的需求。

滨松新一代MPPC与上代产品的对比，长拖尾问题已极大程度得到解决

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