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光电探测器技术的发展现状与趋势一、绪论光电探测器是指将光信号转换为电信号的器件，是现代光电技术的核心。
光电探测器具有高灵敏度、高分辨率、宽波长响应范围等优点，广泛应用于通讯、医疗、安防、航空航天、环境监测等领域。
本文就光电探测器技术的发展现状与趋势进行探讨。
二、发展现状1. 热释电探测器热释电探测器是一种新型的光电探测器，其工作原理是利用光辐射引起探测物质的温度变化，产生热释电效应，并将其转化为电信号。
与传统的半导体探测器相比，热释电探测器具有响应速度快、低噪声等优点，广泛应用于热成像、红外探测等领域。
2. 硅基光电探测器硅基光电探测器是一种典型的光电元件，以硅材料为基底制造。
硅基光电探测器具有成熟的制造工艺和高灵敏度、低噪声、快速响应等优点，是光通信、光计算、遥感、医疗等领域的重要器件。
3. 红外探测器红外探测器是一种高灵敏度、高分辨率的光电探测器。
随着红外光技术的不断发展，红外探测器的性能也逐步提高，应用范围更加广泛。
当前市场上主要的红外探测器有热释电探测器、光电二极管探测器、金属半导体场效应管探测器等。
三、技术趋势1. 制造工艺的进一步优化目前光电探测器制造的主要难点之一是如何控制材料的晶格和表面形貌，以提高器件的性能。
未来的发展趋势是对制造工艺进行进一步优化，采用新材料和新制造工艺，提高器件的光电转换效率、灵敏度和响应速度。
2. 对多模式光子探测器的研究多模式光子探测器是一种新兴的光电探测器，能同时探测多个光子的数量和时序信息。
它具有高精度、高响应速度等优点，在激光雷达、光子计算等领域具有广阔的应用前景。
3. 异质结构的研究异质结构是将两种不同的半导体材料通过层状堆叠制备而成的结构。
此类结构具有独特的电、光、力学与热学特性，被认为是制备高性能光电探测器的理想载体。
未来的发展趋势是对异质结构进行更为深入的研究，探索新的应用领域。
四、结论光电探测器技术在科学研究和工业生产中具有广泛的应用前景。
红外焦平⾯阵列技术现状和发展趋势⼀、引⾔⾃从1800年赫谢尔利⽤⽔银温度计制作的最原始的热敏探测器发现了红外辐射以来[1]，⼈们就开始不断运⽤各种⽅法对红外辐射进⾏检测，并根据红外光的特点⽽加以应⽤，相继制成了各种红外探测器，如热敏型辐射探测器（温差电偶探测器、电阻测辐射热计、热释电探测器）和半导体光电探测器（光电导探测器、光伏型探测器等）。
最初，⼈们只能以单个探测单元通过光机扫描的⽅式并协同低温制冷器来实现图像探测；后来，则出现了探测单元数⽬在⼀万以上，且⾃带有信号读出电路的⼆维N×M元焦平⾯阵列(FPA)探测器；⽽现今，集成了探测器后续信号处理电路，包括信号读出电路、前放、模数转换器等的第三代被称为“灵巧”（smart）凝视的⼤阵列焦平⾯也已开始崭露头⾓[2]。
红外焦平⾯热像仪是⼀种可探测⽬标的红外辐射，并能通过光电转换、电信号处理等⼿段，将⽬标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，是集光、机、电等尖端技术于⼀体的⾼科技产品。
因其具有较强的抗⼲扰能⼒，隐蔽性能好、跟踪、制导精度⾼等优点，在军事领域获得了⼴泛的应⽤。
⽬前许多国家，尤其是美国等西⽅军事发达国家，都花费⼤量的⼈⼒、物⼒和财⼒进⾏此⽅⾯的研究与开发，并获得了成功[3、4]。
⼆、红外焦平⾯阵列原理、分类1、红外焦平⾯阵列原理焦平⾯探测器的焦平⾯上排列着感光元件阵列，从⽆限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平⾯的这些感光元件上，探测器将接受到光信号转换为电信号并进⾏积分放⼤、采样保持，通过输出缓冲和多路传输系统，最终送达监视系统形成图像。
2、红外焦平⾯阵列分类（1）根据制冷⽅式划分根据制冷⽅式，红外焦平⾯阵列可分为制冷型和⾮制冷型。
制冷型红外焦平⾯⽬前主要采⽤杜⽡瓶/快速起动节流致冷器集成体和杜⽡瓶/斯特林循环致冷器集成体[5]。
由于背景温度与探测温度之间的对⽐度将决定探测器的理想分辨率，所以为了提⾼探测仪的精度就必须⼤幅度的降低背景温度。
红外焦平面阵列技术发展现状与趋势跨入二十一世纪以来，红外热摄像技术的发展已经历了三十多个年头。
其发展已从当初的机械扫描机构发展到了目前的全固体小型化全电子自扫描凝视摄像，特别是非致冷技术的发展使红外热摄像技术从长期的主要军事目的扩展到诸如工业监控测温、执法缉毒、安全防犯、医疗卫生、遥感、设备先期性故障诊断与维护、海上救援、天文探测、车辆、飞行器和舰船的驾驶员夜视增强观察仪等广阔的民用领域。
红外热摄像技术的发展速度主要取决于红外探测器技术取得的进展。
三十年来，红外探测器技术已从第一代的单元和线阵列发展到了第二代的二维时间延迟与积分（TDI）8～12μm的扫描和3～5μm的640×480元InSb凝视阵列，目前正在向焦平面超高密度集成探测器元、高性能、高可靠性、进一步小型化、非致冷和军民两用技术的方向发展，正在由第二代阵列技术向第三代微型化高密度和高性能红外焦平面阵列技术方向发展。
1 发展现状1.1 超高集成度的焦平面探测器像元像可见光CCD光纤通信工业应用使其具有大批量生产的能力，因而几年来日益受到重视，美国传感器无限公司在DARPA 和NVESD支持下正在加速发展这种非致冷的红外焦平面阵列和摄像机技术，其阵列尺寸已达到320×240元。
·HgCdTe阵列：由于军用目的的需求，过去这种材料焦平面阵列技术的发展主要集中于中波和长波红外波段应用，但洛克威尔国际科学中心却一直在发展1～3μm波段工作的HgCdTe焦平面阵列技术，其主要目的是天文和低背景应用，该中心在90年代中期已制出HQWAⅡ-1 1024×1024元阵列，目前已研制成功世界上最大的HQWAⅡ-2型2048×2048元的阵列，该中心正在计划研制4096×4096元的特大型阵列。
在3～5μm的中波红外焦平面阵列方面：中波红外焦平面阵列技术的发展一直是红外焦平面中发展最快的，主要有PtSi、InSb和HgCdTe三种阵列，其阵列规模已达到2048×2048元（400万元）。
焦平面红外探测器应用现状0 引言红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。
近年来，红外探测器的需求不断增加。
据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163.5亿美元，复合年均增长率为7.71%。
红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。
非致冷探测器目前主要是非晶硅和氧化钒探测器，致冷型探测器主要包括碲镉汞三元化合物、量子阱红外光探测器Ⅱ类超晶格等。
在过去的几十年里，大量的新型材料、新颖器件不断涌现，红外光电探测器完成了第一代的单元、多元光导器件向第二代红外焦平面器件的跨越，目前正朝着以大规模、高分辨力、多波段、高集成、轻型化和低成本为特征的第三代红外焦平面技术的方向发展。
1 焦平面红外探测器应用现状热探测器的应用早于光子探测器。
热探测器包括热释电探测器、温差电偶探测器、电阻测辐射热计等。
热探测器具有宽谱响应、室温工作的优点，但是它响应时间较慢、高频时探测率低，目前主要应用于民用领域。
光子探测器是基于光电效应制备的探测器，通过配备致冷系统，具有高量子效率、高灵敏度、低噪声等效温差、快速响应等优点。
在军事领域，光子探测器占据主导地位。
常用的光子探测器有碲镉汞（HgCdTe）、InAs / InGaSb Ⅱ类超晶格、GaAs / AlGaAs量子阱等。
近年来量子点红外光探测器也引起广泛关注，量子点红外光探测器在理论上具有很多优点，但实际制备的量子点红外光探测器与理论预测的还是有一定差距。
表1对几种常用的光子型焦平面红外探测器进行了比较。
在精确制导领域，主流制导方式有红外制导和雷达制导，这两种方式各有优势，在某些特定的场合，红外制导更是显示出其不可替代性。
红外焦平面探测器的国内外技术现状和发展趋势一、焦平面APD探测器的背景及特点焦平面APD探测器主要是由：APD阵列和读出电路(ROIC)两部分组成，其中APD是核心元件。
1、APD雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90%以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200 倍，有很好的微弱信号探测能力。
2、APD阵列的分类按照APD的工作的区间可将其分为：Geiger-mode APD（反向偏压超过击穿电压）和线性模式APD（偏压低于击穿电压）两种。
（1）Geiger-mode APD阵列的特点优点：1）极高的探测灵敏度，单个光子即可触发雪崩效应，可实现单光子探测；2）GM-APD输出信号在100ps量级，即有高的时间分辨率，进而有较高的距离分辨率，厘米量级；3）较高的探测效率，采用单脉冲焦平面阵列成像方式；4）较低的功耗，体积小，集成度高；5）GM-APD输出为饱和电流，可以直接进行数字处理，读出电路(ROIC)不需要前置放大器和模拟处理模块，即更简单的ROIC。
缺点：1）存在死时间效应：GM-APD饱和后需要一定时间才能恢复原来状态，为使其可以连续正常工作需要采用淬火电路对雪崩进行抑制。
2）GM-APD有极高的灵敏度，其最噪声因素更加敏感，通道之间串扰更严重。
（2）线性模式APD阵列的特点优点：1）光子探测率高，可达90%以上；2）有较小的通道串扰效应；3）具有多目标探测能力；4）可获取回波信号的强度信息；5）相比于GM-APD，LM-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。
缺点：1）灵敏度低于GM-APD；（现今已经研制出有单光子灵敏度的LM-APD）2）读出电路的复杂度大于GM-APD（需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作）。
（其信号测量包括强度和时间测量两部分）按照基底半导体材料APD可分为： Si APD、Ge APD、InGaAs APD、HgCdTe APD。
红外焦平面成像技术发展现状姓名：高洁班级：11级硕研1班学号：S11080300007摘要红外焦平面列阵成像技术已经进入了成熟期。
本文对几种红外焦平面列阵器件如MCT、Insb 和QWIP 的最新进展作一评述，简要介绍其器件发展水平、技术路线和关键工艺。
简要提及一种新颖的非制冷焦平面成像技术：光学读出微光机红外接收器。
关键词：红外焦平面列阵；碲镉汞；锑化铟；量子阱红外探测器AbstractInfrared focal plane array (IRFPA) imaging technology has been matured during the passed decade. In this paper an overview of recent progress to several kind of IRFPA such as MCT, Insb and QWIP is provided , focusing on new device development, technical lines and key technologies. Also, a new type of uncooled FPA imaging technigue micro !optomechanical infrared receiver with optical readout is briefly introduced.Key words: IRFPA; MCT; Insb; QWIP引言红外探测器技术在20 世纪90 年代取得了飞速发展。
红外焦平面列阵成像技术进入了成熟期。
高性能大规格焦平面列阵已正式地应用于各种重大国家安全项目中，例如弹道导弹防御计划和重要新型武器系统。
另外，新型非制冷红外焦平面技术的涌现正在促进红外技术走向第三代。
美国人预言，未来几年美国红外市场将出现年均30%的连续高速增长[1]。
本文简要评述了几种红外焦平面列阵器件技术的最新进展。
InGaAsAPD探测器市场现状1 InGaAs APD探测器市场概述1.1 产品定义及统计范围1.2 按照不同产品类型，InGaAs APD探测器主要可以分为如下几个类别1.2.1 不同产品类型InGaAs APD探测器销售额增长趋势2017 VS 2021 VS 20281.2.2 线性模式1.2.3 盖革模式1.3 从不同应用，InGaAs APD探测器主要包括如下几个方面1.3.1 不同应用InGaAs APD探测器销售额增长趋势2017 VS 2021 VS 20281.3.1 光通信1.3.2 工业自动化系统1.3.3 光功率计1.3.4 可见光至近红外光领域的光探测1.3.5 测距1.4 InGaAs APD探测器行业背景、发展历史、现状及趋势1.4.1 InGaAs APD探测器行业目前现状分析1.4.2 InGaAs APD探测器发展趋势2 全球InGaAs APD探测器总体规模分析2.1 全球InGaAs APD探测器供需现状及预测（2017-2028）2.1.1 全球InGaAs APD探测器产能、产量、产能利用率及发展趋势（2017-2028）2.1.2 全球InGaAs APD探测器产量、需求量及发展趋势（2017-2028）2.1.3 全球主要地区InGaAs APD探测器产量及发展趋势（2017-2028）2.2 中国InGaAs APD探测器供需现状及预测（2017-2028）2.2.1 中国InGaAs APD探测器产能、产量、产能利用率及发展趋势（2017-2028）2.2.2 中国InGaAs APD探测器产量、市场需求量及发展趋势（2017-2028）2.3 全球InGaAs APD探测器销量及销售额2.3.1 全球市场InGaAs APD探测器销售额（2017-2028）2.3.2 全球市场InGaAs APD探测器销量（2017-2028）2.3.3 全球市场InGaAs APD探测器价格趋势（2017-2028）3 全球与中国主要厂商市场份额分析3.1 全球市场主要厂商InGaAs APD探测器产能市场份额3.2 全球市场主要厂商InGaAs APD探测器销量（2017-2022）3.2.1 全球市场主要厂商InGaAs APD探测器销量（2017-2022）3.2.2 全球市场主要厂商InGaAs APD探测器销售收入（2017-2022）3.2.3 全球市场主要厂商InGaAs APD探测器销售价格（2017-2022）3.2.4 2021年全球主要生产商InGaAs APD探测器收入排名3.3 中国市场主要厂商InGaAs APD探测器销量（2017-2022）3.3.1 中国市场主要厂商InGaAs APD探测器销量（2017-2022）3.3.2 中国市场主要厂商InGaAs APD探测器销售收入（2017-2022）3.3.3 中国市场主要厂商InGaAs APD探测器销售价格（2017-2022）3.3.4 2020年中国主要生产商InGaAs APD探测器收入排名3.4 全球主要厂商InGaAs APD探测器产地分布及商业化日期3.5 全球主要厂商InGaAs APD探测器产品类型列表3.6 InGaAs APD探测器行业集中度、竞争程度分析3.6.1 InGaAs APD探测器行业集中度分析：2021全球Top 5生产商市场份额3.6.2 全球InGaAs APD探测器第一梯队、第二梯队和第三梯队生产商（品牌）及市场份额3.7 新增投资及市场并购活动4 全球InGaAs APD探测器主要地区分析4.1 全球主要地区InGaAs APD探测器市场规模分析：2017 VS 2021 VS 20284.1.1 全球主要地区InGaAs APD探测器销售收入及市场份额（2017-2022年）4.1.2 全球主要地区InGaAs APD探测器销售收入预测（2023-2028年）4.2 全球主要地区InGaAs APD探测器销量分析：2017 VS 2021 VS 20284.2.1 全球主要地区InGaAs APD探测器销量及市场份额（2017-2022年）4.2.2 全球主要地区InGaAs APD探测器销量及市场份额预测（2023-2028）4.3 北美市场InGaAs APD探测器销量、收入及增长率（2017-2028）4.4 欧洲市场InGaAs APD探测器销量、收入及增长率（2017-2028）4.5 中国市场InGaAs APD探测器销量、收入及增长率（2017-2028）4.6 日本市场InGaAs APD探测器销量、收入及增长率（2017-2028）4.7 东南亚市场InGaAs APD探测器销量、收入及增长率（2017-2028）4.8 印度市场InGaAs APD探测器销量、收入及增长率（2017-2028）5 全球InGaAs APD探测器主要生产商分析5.1 Laser Components GmbH5.1.1 Laser Components GmbH基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.1.2 Laser Components GmbHInGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.1.3 Laser Components GmbHInGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.1.4 Laser Components GmbH公司简介及主要业务5.1.5 Laser Components GmbH企业最新动态5.2 Thorlabs5.2.1 Thorlabs基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.2.2 ThorlabsInGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.2.3 ThorlabsInGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.2.4 Thorlabs公司简介及主要业务5.2.5 Thorlabs企业最新动态5.3 滨松5.3.1 滨松基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.3.2 滨松InGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.3.3 滨松InGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.3.4 滨松公司简介及主要业务5.3.5 滨松企业最新动态5.4 Excelitas Technologies Corp5.4.1 Excelitas Technologies Corp基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.4.2 Excelitas Technologies CorpInGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.4.3 Excelitas Technologies CorpInGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.4.4 Excelitas Technologies Corp公司简介及主要业务5.4.5 Excelitas Technologies Corp企业最新动态5.5 AMS Technologies AG5.5.1 AMS Technologies AG基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.5.2 AMS Technologies AGInGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.5.3 AMS Technologies AGInGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.5.4 AMS Technologies AG公司简介及主要业务5.5.5 AMS Technologies AG企业最新动态5.6 Licel5.6.1 Licel基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.6.2 LicelInGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.6.3 LicelInGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.6.4 Licel公司简介及主要业务5.6.5 Licel企业最新动态5.7 第一传感器5.7.1 第一传感器基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.7.2 第一传感器InGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.7.3 第一传感器InGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.7.4 第一传感器公司简介及主要业务5.7.5 第一传感器企业最新动态5.8 Newport Corporation5.8.1 Newport Corporation基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.8.2 Newport CorporationInGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.8.3 Newport CorporationInGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.8.4 Newport Corporation公司简介及主要业务5.8.5 Newport Corporation企业最新动态5.9 Sensors Unlimited Inc5.9.1 Sensors Unlimited Inc基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.9.2 Sensors Unlimited IncInGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.9.3 Sensors Unlimited IncInGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.9.4 Sensors Unlimited Inc公司简介及主要业务5.9.5 Sensors Unlimited Inc企业最新动态5.10 中科院半导体研究所5.10.1 中科院半导体研究所基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.10.2 中科院半导体研究所InGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.10.3 中科院半导体研究所InGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.10.4 中科院半导体研究所公司简介及主要业务5.10.5 中科院半导体研究所企业最新动态5.11 OSI Optoelectronics Ltd5.11.1 OSI Optoelectronics Ltd基本信息、InGaAs APD探测器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.11.2 OSI Optoelectronics LtdInGaAs APD探测器产品规格、参数及市场应用5.11.3 OSI Optoelectronics LtdInGaAs APD探测器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.11.4 OSI Optoelectronics Ltd公司简介及主要业务5.11.5 OSI Optoelectronics Ltd企业最新动态6 不同产品类型InGaAs APD探测器分析6.1 全球不同产品类型InGaAs APD探测器销量（2017-2028）6.1.1 全球不同产品类型InGaAs APD探测器销量及市场份额（2017-2022）6.1.2 全球不同产品类型InGaAs APD探测器销量预测（2023-2028）6.2 全球不同产品类型InGaAs APD探测器收入（2017-2028）6.2.1 全球不同产品类型InGaAs APD探测器收入及市场份额（2017-2022）6.2.2 全球不同产品类型InGaAs APD探测器收入预测（2023-2028）6.3 全球不同产品类型InGaAs APD探测器价格走势（2017-2028）7 不同应用InGaAs APD探测器分析7.1 全球不同应用InGaAs APD探测器销量（2017-2028）7.1.1 全球不同应用InGaAs APD探测器销量及市场份额（2017-2022）7.1.2 全球不同应用InGaAs APD探测器销量预测（2023-2028）7.2 全球不同应用InGaAs APD探测器收入（2017-2028）7.2.1 全球不同应用InGaAs APD探测器收入及市场份额（2017-2022）7.2.2 全球不同应用InGaAs APD探测器收入预测（2023-2028）7.3 全球不同应用InGaAs APD探测器价格走势（2017-2028）8 上游原料及下游市场分析8.1 InGaAs APD探测器产业链分析8.2 InGaAs APD探测器产业上游供应分析8.2.1 上游原料供给状况8.2.2 原料供应商及联系方式8.3 InGaAs APD探测器下游典型客户8.4 InGaAs APD探测器销售渠道分析9 行业发展机遇和风险分析9.1 InGaAs APD探测器行业发展机遇及主要驱动因素9.2 InGaAs APD探测器行业发展面临的风险9.3 InGaAs APD探测器行业政策分析9.4 InGaAs APD探测器中国企业SWOT分析10 研究成果及结论11 附录11.1 研究方法11.2 数据来源11.2.1 二手信息来源11.2.2 一手信息来源11.3 数据交互验证11.4 免责声明。
红外焦平面探测器的国内外技术现状和发展趋势一、焦平面APD探测器的背景及特点焦平面APD探测器主要是由：APD阵列和读出电路(ROIC)两部分组成，其中APD是核心元件。
1、APD雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90%以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200倍，有很好的微弱信号探测能力。
2、APD阵列的分类按照APD的工作的区间可将其分为：Geiger-modeAPD（反向偏压超过击穿电压）和线性模式APD（偏压低于击穿电压）两种。
（1）Geiger-modeAPD阵列的特点优点：1）极高的探测灵敏度，单个光子即可触发雪崩效应，可实现单光子探测；2）GM-APD输出信号在100ps量级，即有高的时间分辨率，进而有较高的距离分辨率，厘米量级；3）较高的探测效率，采用单脉冲焦平面阵列成像方式；4）较低的功耗，体积小，集成度高；5）GM-APD输出为饱和电流，可以直接进行数字处理，读出电路(ROIC)不需要前置放大器和模拟处理模块，即更简单的ROIC。
缺点：1）存在死时间效应：GM-APD饱和后需要一定时间才能恢复原来状态，为使其可以连续正常工作需要采用淬火电路对雪崩进行抑制。
2）GM-APD有极高的灵敏度，其最噪声因素更加敏感，通道之间串扰更严重。
（2）线性模式APD阵列的特点优点：1）光子探测率高，可达90%以上；2）有较小的通道串扰效应；3）具有多目标探测能力；4）可获取回波信号的强度信息；5）相比于GM-APD，LM-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。
缺点：1）灵敏度低于GM-APD；（现今已经研制出有单光子灵敏度的LM-APD）2）读出电路的复杂度大于GM-APD（需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作）。
（其信号测量包括强度和时间测量两部分）按照基底半导体材料APD可分为：SiAPD、GeAPD、InGaAsAPD、HgCdTeAPD。
其中Si的由于波长在1um左右，由于材料限制很难做到大于32*32的阵列，再考虑到人眼安全以及军事对高功率激光的需求，工作波长在：1.5um的InGaAsAPD及HgCdTe APD为研究的热点内容。
二、国外的技术现状按照APD的工作区间进行分类讨论。
1、基于Geiger-modeAPD(GM-APD)的焦平面探测器（1）技术手段：1）APD阵列：主要采用p型衬底金属有机气相外延（MOCV）D及台面工艺方法；或者n型衬底P扩散平面工艺方法制备。
2）ROIC：采用CMOS工艺代工流片。
3）封装技术：采用陶瓷封装等将APD和ROIC集成在一起的探测器封装，再封装到半导体热电制冷（TEC）方式使其工作与浅低温的条件。
4）APD和ROIC的集成：块接(Bump-bonding)技术或者桥接(Bridge-bonding) 技术。
（2）发展历史：1998年林肯实验室研制出4*4的APD焦面探测器；2001年研制出Gen-I系统；2002年研制出微型化的Gen-II；2003年研制出Gen-III（APD阵列：32*32）；2011年研制出ALIRT系统（APD阵列：32*128）；目前为止已经可以实现：APD阵列：256*256，测量精度：5cm以内。
（3）主要的研究机构：美国MIT林肯实验室、波音Spectrolab公司、PrincetonLightwave公司等（4）结构及其原理框图：图一、GM-APDFPA原理图如图一所示：激光发射的同时产生一个计时开始信号（start）；当光子回波到达时产生一个COMS兼容的电压脉冲(stop)；该脉冲使读出电路时间测量单元停止计数；光脉冲到达的时间数字化，同时降低偏置实现雪崩淬灭，数据经传输处理获取目标三维距离信息。
图二、GM-APDFPA结构图如图二所示：InGaAs/InPAPD阵列通过In柱子的倒装和下面的ROIC芯片集成，通过陶瓷封装之后，再封装到含有三级半导体热电制冷器(TEC)和石英玻璃光窗的金属管壳。
图三、GM-APDInGaAs/InP结构图如图三所示：采用背照入射平面结构，材料结构上采用光吸收雪崩倍增层分离的、具有能带渐变层和电荷层的结构。
2、基于线性模式APD(LM-APD)的焦平面探测器（1）技术手段：1）APD阵列：主要通过分子束外延生长（MBE）进行制备2）ROIC：采用CMOS工艺代工流片。
3）封装技术：采用陶瓷封装等将APD和ROIC集成在一起的探测器封装，再封装到半导体热电制冷（TEC）方式使其工作与浅低温的条件。
4）APD和ROIC的集成及其结构：Z堆叠（Z-stacking）技术，或者垂直互连探测器阵列技术（VerticallyIntegratedSensorArrays，VISA）。
图四、VISA与Z堆叠技术的结构对比如图四所示：VISA采用垂直互连代替Z最堆叠中的平行结构，其可以克制芯片的长度限制，用于制造更大规模的探测器阵列和更复杂的片上信号处理系统。
图五、VISA的焦平面探测器结构（2）发展历史：2000年开始Raytheon在国防预先研究计划局(DARPA)支持下先后研制了：4*4,32*2,10*10,4*256等不同规格的APD阵列探测器；2001年开始DRS公司对HgCdTeAPD进行研究，并利用高密度垂直集成光电二极管的结构开发圆柱形N-on-PAPD；2005年开始ASC公司开发了一系列3D闪光激光探测成像传感器InGaAsAPD阵列（APD阵列128×128）；2007年，Raytheon研制了一种应用于导弹系统和海军空中作战中心的HgCdTe APD三维成像雷达（APD阵列2×128），目前仪可以做出256*256；2007年，DSR公司在美国陆军CELRAP计划支持下开发了HgCdTeAPD脉冲无扫描激光雷达系统（APD阵列128×128，增益可达1000倍）；2011年，法国CEA/LETI和DEFIR实验室研制了一种具备主动和被动成像能力的HgCdTeAPD三维闪光激光雷达（APD阵列320*256）；目前为止：APD阵列320*256（近年已经达到515*512）；分辨率：ns量级；增益大于100（3）主要的研究机构：美国的：雷神公司（Raytheon）、DRS公司、ASC（Advanced ScientificConcepts）公司、LockheedMartin公司；法国的：CEA-Leti公司等等（4）一些典型的APD阵列结构及原理图图六、Raytheon旗下的各带产品图七、Raytheon产品APD阵列256*4的结构图如图七所示是：Raytheon公司的一款256*4APD阵列的产品，其ROIC和APD阵列封装在TEC中，TEC使其在浅低温环境下工作，周围的电路板提供旁路电容器、多路复用器、LVDS接收器等等。
图八、ＣＥＡ／ＬＥＴ的ROIC结构图和计时原理图如图八所示：为法国CEA/LET研制的APD阵列为：320*256的焦平面探测器的ROIC 原理图，处理系统采用脉冲飞行时间法（TOF）测距，读出电路由CTIA放大器、比较器、锁存器和采样保持电路组成.其强度测量采用与CCD类似的积分形式实现；其时间测量采用对基准参考电压采样实现；其原理右图所示脉冲发射(T1)后，参考电压开始随时间线性增加，当激光脉冲回波到达(T2)后，触发锁存器，对参考电压采样即V3D，根据电压的大小，即可判定脉冲回波时间，获取目标距离。
图九、各材料的增益和噪声的关系图如图九所示：可以很清楚的看出HgCdTe的增益大小和环境噪声基本无关，并且一直保持很小，即相比于Si和InAlAs，HgCdTe的大增益抗噪声能力更强。
对比一下GM和LM：图十、LMAPD和GMAPM的对比如图所示易知：1）GM的APD的增益比LM大很多2）GM的ROIC噪音比LM大的多3）GM不能测强度但是LM能4）GM的效率比LM小的多三、国内的技术现状及与国外对比1、国内技术现状（1）发展历史：2004年在863计划支持下，我国研制出机载推帚式激光三维成像系统（APD阵列：1*16）2010年电子科大设计了光纤耦合APD探测系统（APD阵列：4*4）2012年上海光机所设计了一种GM-APD（APD阵列：3*3）2012年清华大学设计了APD激光雷达系统（APD阵列：1*16）2013年哈尔滨工业大学设计了一种APD探测器（APD阵列：5*5）上海技术物理所设计了一款了（APD阵列：1*25）（2）主要研究机构：电子科技大学、上海技术物理所、上海光机所、清华大学、哈尔滨工业大学等（3）现存的状况：我国在阵列化APD焦平面探测器的研究工作处于起步阶段，国内公开发布的阵列APD探测系统像素数量较低，由于受到相关器件和半导体光电探测器生产工艺的限制，以及国外对高灵敏度探测器的技术封锁，国内的大部分还处于理论和实验验证的阶段，大部分关键技术和国外相比有较大的差距。
2、国内外技术对比图十一、国内外APD阵列探测系统的对比如图十一所示：中国和国外的APD阵列的探测器的无论是阵列规模还是系统的各项参数都远不及国外。
中国需要在APD阵列探测器的系统层次上设计及系统性能的研究上着手跟上世界先进的步伐。
四、未来的发展趋势近年来国外一些国家已经研制出多种模式的阵列APD探测器和接收处理系统，并制造出实用化的设备，APD阵列像元数可达512×512，探测范围将包含从可见光到中波段红外线（MWIR），探测器噪声越来越低的同时精度和灵敏度也逐步提高，应用范围更加广泛，包括了光谱测量、机载成像、深空探测等，并且已经在军事领域扮演重要角色的基础上开始向民用领域上进行市场大进军。
而随着材料科学的发展，单光子灵敏度的LMAPD阵列的发现，使得LM-APD已经取代了GM-APD的优势地位。
为了三维探测的需求其发展趋势如下：1、APD阵列应具有：更大的象元素量、更高的饱和阈值、更大的增益、更高的动态范围、更高的工作温度、更高的距离分辨率以及更小的象元尺寸等。
2、ROIC应具有：更小的体积、更小的信号处理复杂度、更低的信号噪音、更低的信号处理的带宽等。
3、整体上应具有：更高的象元集成度、更小的体积、更低的功耗性能、片上偏置电压非均匀性校正、更低的制造成本、以及更简洁的工业批量生产工艺。
4、在发展硬件系统设计的同时，图像处理技术的发展也是不可或缺的。
五、参考文献1、JeffBeck.GatedIRimagingwith128×128HgCdTeelectronavalanchephotodiodeFPA[C].ProceedingsofSPIE,2007,6542:17.2、M.A.Albota,R.M.Heinriechs,D.G.Kocher,etal.Threedimensionalimaginglaserradarwithaphotoncoutingavalanchephotodiodearrayandmicrochiplaser[J].ApplOpt.2002,41(35):7671-7678.3、BORNIOLE,ROTHMANJ,GUELLEFC,etal..ActiveThree-dimensionalandthermalimagingwitha30μmpitch320×256HgCdTeavalanchephotodiodefocalplanearray[J].Opt.Eng.,2012,51(6):06305.4、AdvancesinLinearandAreaHgCdTeAPDArraysForEyesafeLADARSensors.2001SPIE·0277-786X/015、HgCdTeAPD-basedLinear-ModePhotonCountingComponentsandLADARReceivers.2011SPIE·CCCcode:0277-786X/116、EricdeBorniol,FabriceGuellec,JohanRothman.HgCdTe-basedAPDfocalplanearrayfor2Dand3Dactiveimaging:firstresultsona320×256with30mpitchdemonstrator[C].ProceedingsofSPIE,2010,7660:3-5.7、AdvancesinLADARComponentsandSubsystemsatRaytheon.SPIE8353-778、RogerStettnerandHowardBailey.Eye-safelaserradar3Dimaging[C].ProceedingsofSPIE,2004,5412:111-116.9、RogerStettner,HowardBailey,rgeformattime-of-flightfocalplanedetectordevelopment[C].ProceedingsofSPIE,2005,5791:288-292.10、PingYuan.32x32Geiger-modeLADARcamerasSPIE·CCCcode:0277-786X11、郑睿童，吴冠豪.基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统[J].红外与激光工程，2012,41(1):96-100.12、朱静浩.阵列APD无扫描激光雷达非均匀性的分析与实验研究[D].哈尔滨工业大学2013APD焦平面探测器在现今常见的单光子探测器中，基于III-V族材料APD的红外单光子探测器在近红外波段实用化程度最高、性能最好。
