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从“弯曲的桌面”到“亚厘米精度”：一篇带你读懂SPAD阵列激光雷达的误差与补偿2025年4月，中国计量大学的研究团队系统地分析时间门控SPAD阵列激光雷达的两大核心误差源，并提出了可量化的补偿方法。实验结果令人印象深刻：补偿后误差降低超过60%，深度分辨率优于1厘米。下面，我们就来拆解其中的技术细节。一、时间门控SPAD激光雷达的工作原理在深入误差分析之前，先快速理解这个系统是怎么工作的。与传统TCSPC（时间相关单光子计数）技术不同，时间门控SPAD阵列不逐点累积光子直方图，而是通过时间门来“切片”。每个时间门是一个固定宽度的时间窗口，比如5纳秒。相机在连续的门控周期中依次打开这些窗口，每个 ...

硅波导上使用锗的蛋白质聚集体的中红外吸收光谱电磁波谱2 ~ 25µm光谱范围对应的MIR区域与分子振动能重合。当MIR光通过样品时，分子间键通过吸收与基态和激发态之差相同的能量而被激发到更高的振动态。这使得在该区域使用指纹吸收光谱检测未知分析物以检测特定键。傅里叶变换红外光谱(FTIR)通常用于生物化学物质的分析，以确定分析信息。但是，由于MIR中吸水性强，通常不能使用长度超过10-20µm的比皿，较窄的比皿容易被真实样品堵塞。利用衰减全反射(ATR)光谱与FTIR相结合的方法克服了这一问题。然而，传统ATR元件中的离散反射次数受到严重限制，而使用光波导(本质上是更薄的ATR元件)大大增加了单 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十三）- 全波段沉积过程的准在位测试分析-不同沉积时间所对应的椭偏参数1、不同沉积时间所对应的椭偏参数Psi、Delta、R图4-5是得到的不同沉积时间椭偏参数Psi和Delta及反射率R随着波长的变化，对比0s的图线，Psi、Delta、α及R值在整体上都是减小的，整体趋势较相似，但存在峰位的增加及峰位的移动。从图4-5(a、e)来看，与0s相比，不同沉积时间Psi值随波长的变化趋势的大致相同。不同沉积时间的Psi值在300nm到500nm波段变化较小，相较于0s时在330nm处出现峰位。沉积时间为180s时，波长在500-800nm的长波范围，其值从衬 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十四）- 全波段沉积过程的准在位测试分析-不同时间所测试的光学常数不同时间所测试的光学常数(n，k)从图4-6(a，c)中看，随着时间的变化，光学常数n值发生变化。当沉积时间为180s的时候，在500-800nm的长波范围，其值从衬底(0s)时接近0增加到1.3，这也意味着新的物质增加，导致衬底的信息减少。在沉积时间增加到360s时，在410nm附近处现一个较明显的波包，同时在500-800nm区域出现一个波包，大约在700nm附近。当沉积时间增加到540s之后，n的值恢复到沉积180s附近。可以看出随着沉积的变化，沉积的CU2O导致n值在360s的时候有 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十五）- 全波段沉积过程的准在位测试分析-介电常数介电常数(、)图4-7(a，c)是不同沉积时间介电常数实部e1随波长变化图，与折射率n的趋势相似。随着时间的变化，值发生变化。当沉积时间为180s的时候，在500-800nm长波范围，其值从衬底的-20增加到-0.5，这也意味着新的物质沉积，导致衬底的信息减少。在沉积时间增加到360s和540s时，整体上值比180s减小了3左右，在350nm附近出现一个较明显的波包，同时在550nm附近出现一个波包。当沉积时间增加到720s之后，的值恢复到沉积180s附近，但是在500-800nm波段稍小，且在500nm附 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十八）- 中心能量的演变1.短波范围图4-13是CU2O激迁图(b)和300nm-500nm拟合得到的不同沉积时间中心能量值(a)。从图4-1(a)中看到，在有自旋能级分裂时，一部分CU2O激子跃迁将如图所示。图(a)是在300nm-500nm波段用四振子LorentzOscillator+Drude模型拟合得到的不同沉积时间下的中心能量以及代表了不同类型的激子激发相应的能量线。可以看到180 s和900s得到了三个拟合中心能量，其余时间得到了四个中心能量。从中心能量与横线的对比中看出，在沉积时间为180s时的三个中心能量分别为EOA/EOB(EOA/EO ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十六）- 沉积体系建模拟合1、多层膜模型通过之前的建模与拟合的详细描述，这里建立三层层状模型，如图4-9所示，其中图4-9(a)为沉积的系统的横截面示意图，图4-9(b)等效的光学模型图，第1层为沉积之前装置测试拟合结果等效层(Equivalentlayer)，第二层为沉积薄膜层(CU2Ofilm)，第三层为Au/Si基底层(Au/SiSubstrate)。图4-9沉积系统截面(a)及其拟合模型(b)示意图2、拟合步骤首先把沉积之前装置测试得到的数据先用逐点拟合模型进行拟合得到光学常数n、k及厚度d，然后建立三层模型并分段拟合。300nm-500nm用Lo ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十七）- 介电常数的演变1、短波范围(300-500 nm)图4-11是经过拟合得到的在短波段的n、k及和。从图中可以看到不同沉积时间下得到的曲线随波长的变化大致趋势一致，但在细节方面及数值上会有变化且和0s有较差别。n、k值的变化前面有叙述，这里更加明显的看到了360s时得到的各个值和其他时间的差别，说明该时间下沉积得到的薄膜比较特殊，如前所述有待进一步验证。从图4-11(c)图来看整体上有无沉积对比较明显，0s时从正值一致减小到负值，这同样反映的是金属Au的特性。其余时间180s的zui大，360s的zui小且在300nm处的值小于0，其它时间值比较接 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十九）- 能级寿命和电导率能级寿命和电阻率及电导率有如下关系式，Γ=ħγ，能级寿命=1/γ，电阻率ρ=γ/而电导率=1/ρ，通过求得的电阻率就可得到电导率。前面拟合已经得到的Drude中的等离子体频率(wp)、阻尼频率(Γ)及LorentzOscillator参数：振幅(A)、中心能量(E)、展宽能量(Γ)和光学常数：n，k，，，如表4-2所示。把相应的参数带入上述公式计算得到CU2O沉积薄膜的能级寿命和电导率如图4-15和图4-16所示。图4-15是不同沉积时间下对应的CU2O沉积薄膜的能级寿命，可以看到能级寿命在10-16-10-14s数量级之间。对于 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（三十）- 厚度的演变-层状模型4.3.5.1层状模型通过层状生长模型(图4-17)拟合得到的沉积不同时间的薄膜厚度如表4-4所示，可以看到拟合出来的厚度随时间的增加而增加。在层状生长方式前提下，则可以通过计算得到每段时间的平均生长速率，如表4-4所示。可以看到计算出的沉积速度是有变化的，得到了平均生长速度为0.34±0.05nm/s。与之前假设库伦效率100%理论计算的沉积速度0.94nm/s相比，沉积的平均库伦转换效率是36%。图4-17层状生长示意图1、线性拟合对得到的厚度随时间变化进行线性拟合得到的结果如图4-18所示，得到的厚度时间函数如式(4-1) ...