谈到光子计数型或数字型激光雷达(LiDAR)时,SPAD(SPPC)和SiPM(MPPC)是时常出现的两种探测器,下面来介绍一下两种探测器的优缺点。点击下方视频框,可观看工程师解答视频:

 

 

文字版,请见如下:

SPAD是single photon avalanche diode的简称,MPPC是multi-pixel photon counter的简称。两种探测器的基础原理都是盖革模式下的雪崩光电二极管,此时能够达到106级别的增益。如果以单点探测器为例,可以看出SPAD是一个单像素盖革模式的探测器,探测器尺寸较小,而MPPC是由多个盖革模式的探测器同时信号输出,相对探测器尺寸较大。

因此,以9×9的阵列为例,在相同的分辨率要求下,SPPC阵列的面积更小,MPPC阵列的面积较大。

【详解】SPAD和SiPM在激光雷达(LiDAR)应用上的区别

MPPC与SPAD的分辨率对比

从信号的提取方式上做对比,我们可以根据SPAD在示波器的信号和噪声波形得到一个结论:SPAD的输出信号幅值相同,相当于只输出1或0电平信号,以致于单次测量时我们无法直接得出是否是真正的信号位置。而MPPC由于是多个盖革模式探测器同时感光输出,输出的信号会有幅度级别的区分。

因此,在进行信号提取时,SPAD阵列需要从时间和空间两个维度对信号进行相关度分析提取真实信号。而MPPC由于直接输出信号幅值这时我们可以按照阈值的设置完成信号的提取。

 

【详解】SPAD和SiPM在激光雷达(LiDAR)应用上的区别

MPPC与SPAD的信噪比对比

综合上述分辨率和信号提取方式上的差异分析,我们能够得出表格中的对比内容。对于阵列来说,相同面积下的分辨率SPAD显然要高于MPPC,而在光强的识别能力和信号的提取方式上MPPC更加占优。

 

【详解】SPAD和SiPM在激光雷达(LiDAR)应用上的区别

MPPC与SPAD的综合特点对比

因此,如果LiDAR的设计上更加关注分辨率,SPAD是更好的选择;如果更加关注帧速和信号提取速度,MPPC是更好的选择。

【详解】SPAD和SiPM在激光雷达(LiDAR)应用上的区别

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原文始发于微信公众号(MEMS):【详解】SPAD和SiPM在激光雷达(LiDAR)应用上的区别

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作者 ab