LinoSPAD2:一个基于FPGA的,硬件可重新配置的512×1单光子摄像系统
Optics express
|January 5, 2024
概括
利诺SPAD2是一款全新的,大尺寸,完全可重新配置的单光子雪崩二极管 (SPAD) 摄像机. 这种先进的系统为计算成像和传感中的应用提供实时处理.
科学领域:
- 光子学和成像技术的技术.
- 数字信号处理 数字信号处理
- 传感器系统 传感器系统
背景情况:
- 单光子雪崩二极管 (SPAD) 摄像机对于低光照相非常重要.
- 现有的SPAD系统往往缺乏完全的重新配置性和大格式功能.
- 对于先进的应用,SPAD信号的实时处理是必不可少的.
研究的目的:
- 为了介绍LinoSPAD2,一个完全可重新配置的,大格式的SPAD摄像系统.
- 详细说明系统架构,包括SPAD前端和FPGA后端.
- 为了描述LinoSPAD2系统的性能.
主要方法:
- 开发了一个512x1 SPAD阵列前端与微镜头阵列.
- 集成基于FPGA的后端,用于实时数字信号处理.
- 使用时间数字转换器 (TDC) 进行高分辨率计时测量.
主要成果:
- 实现了512 SPAD同步处理能力与256个频道.
- 在133 MSa/s. 显示了20 ps (LSB) 的TDC时间分辨率.
- 标志着80cps的中位暗计数率 (DCR),520nm的峰值光子检测概率 (PDP) 为53%,单光子定时分辨率 (SPTR) 为50ps FWHM.
结论:
- LinoSPAD2代表了第一个完全可重新配置的,大格式的SPAD相机.
- 该系统表现出卓越的性能指标,包括定时分辨率和光子检测效率.
- 利诺SPAD2摄像头非常适合用于高级应用,如LiDAR,预示光谱和压缩传感.
