基于非線性相關源雪崩管模型的恒虛警激光測距電路仿真試驗研究

王巍，趙啟航，楊森，張珂，柳興博，劉彤宇

（1 清華大學 精密儀器系 激光與光子技術研究所，北京 100084）

（2 清華大學 精密儀器系 精密測量技術與儀器國家重點實驗室，北京 100084）

（3 中國電子科技集團公司第五十三研究所 光電信息控制與安全技術重點實驗室，天津 300308）

0 引言

雪崩光電二極管（Avalanche Photon Diode， APD）憑借其體積小、速度快、靈敏度高等優點，從一眾光電檢測器件中脫穎而出，被廣泛應用于脈沖式激光測距接收領域［1-3］。在工程實踐和學術研究領域中，對APD器件進行合理建模，并利用該模型對恒虛警激光測距接收電路進行全閉環仿真模擬，可以極大地提高系統設計效率，降低研發成本，對激光測距接收系統性能評估具有重要意義。

目前，國內外許多機構建立了多種APD 電路仿真模型［4-13］。這些模型多以載流子速率方程為基礎，經過適當合理近似，通過數學模擬的方法把APD 用一個完全由電子元件組成的三端電路來等效。然而，這些模型的建立是基于器件內部參數和材料屬性，涉及知識產權和商業機密等原因，通常廠商不予提供。因此，這些模型適用于器件的研發過程，不適用于恒虛警測距電路的全閉環動態仿真模擬。市場上APD 器件廠商往往僅對器件的外部特性進行公開，進而導致現有模型難以在實際科研工作中有效使用。因此，如何利用有限的器件參數探索新的建模方法，針對外部特性參數進行數學建模及電路封裝，建立APD 電路仿真模型，實現恒虛警激光測距接收電路的全閉環動態仿真模擬，是仍待解決的問題。……