CN220305493U - 光电探测器测试系统、激光雷达 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种光电探测器测试系统、激光雷达，其中，光电探测器包括至少一个光电探测单元，光电探测器测试系统包括：测试光源，适于发射探测光，照射所述光电探测器，以使所述光电探测器产生感应电流；成像单元，适于在接收到所述光电探测器反射的探测光时，生成对应的第一图像；承载单元，适于根据所述第一图像，承载并带动所述光电探测器运动，调节所述探测光照射在光电探测单元上的位置；处理单元，适于在所述探测光入射至预设的测试位置点时，根据对应的感应电流，确定所述光电探测单元的探测性能。采用上述方案，能够对光电探测器的探测性能进行评估。

Description

光电探测器测试系统、激光雷达

技术领域

本说明书实施例涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种光电探测器测试系统、激光雷达。

背景技术

光电探测器广泛应用于光通信、激光雷达等领域，工作原理为：当光电探测器接收到光子后产生光生载流子，光生载流子进行迁移运动形成光电流，其中，光电探测器产生的光生载流子(即电子-空穴对)个数与入射光子的个数比称为量子效率，是反映光电探测器性能的重要指标。

目前，光电探测器的感光效率可以用光子探测效率(Photon Detect Efficiency，PDE)来表征，其中，光子探测效率＝量子效率*雪崩触发效率，其中雪崩触发效率是指当施加在光电探测器上的反向偏置电压超过其击穿电压时，光生载流子在高电场区域触发雪崩效应的概率。

然而，实际上光电探测器在整个光敏面上的感光效率分布并不均匀，通常中心区域的感光效率高，边缘区域的感光效率低。理论上有效的探测区域越大，光电探测器对应的PDE越高，因此需要对光电探测器光敏面上的感光效率分布进行检测，以评估光电探测器的探测性能。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种光电探测器测试系统、激光雷达，能够对光电探测器的探测性能进行评估。

本说明书实施例提供了一种光电探测器测试系统，所述光电探测器包括至少一个光电探测单元，所述光电探测器测试系统包括：

测试光源，适于发射探测光，照射所述光电探测器，以使所述光电探测器产生感应电流；

成像单元，适于在接收到所述光电探测器反射的探测光时，生成对应的第一图像；

承载单元，适于根据所述第一图像，承载并带动所述光电探测器运动，调节所述探测光照射在光电探测单元上的位置；

处理单元，适于在所述探测光入射至预设的测试位置点时，根据对应的感应电流，确定所述光电探测单元的探测性能。

可选地，光电探测器测试系统还包括：

偏转单元，设置于所述探测光的传输路径上，适于将所述探测光传输至所述光电探测器，以及将经所述光电探测器反射的探测光传输至所述成像单元。

可选地，光电探测器测试系统，还包括：照明光源，适于提供照明光。

可选地，所述偏转单元，还适于将所述照明光传输至所述光电探测器，以及将经所述光电探测器反射的照明光传输至所述成像单元；

所述成像单元，还适于在接收到的所述照明光时，生成对应的第二图像，以定位所述光电探测单元上预设测试点的位置；

所述承载单元，还适于根据所述第一图像中所述光源照射在所述光电探测单元上的位置以及所述第二图像中所述测试位置点，调节所述光源照射在所述光电探测单元上的位置。

可选地，所述偏转单元包括分光模块，适于分别将所述探测光分为多束子探测光、将所述照明光分为多束子照明光，并将所述子探测光和所述子照明光传输至所述光电探测器；以及适于将经所述光电探测器反射的子探测光和子照明光传输至所述成像单元。

可选地，所述分光模块包括：第一分光部件和第二分光部件，其中：

所述第一分光部件，适于将所述照明光进行分光，并传输至所述第二分光部件；以及适于将经所述第二分光部件传输的经所述光电探测器表面反射的所述子照明光和所述子探测光传输至所述成像单元；

所述第二分光部件，适于对经所述第一分光部件分光后的照明光进行分光，得到多束所述子照明光，并适于将所述探测光分为多束所述子探测光，且适于将所述子照明光和所述子探测光传输至所述光电探测器；以及适于将经所述光电探测器表面反射的所述子照明光和所述子探测光传输至所述第一分光部件。

可选地，所述第一分光部件包括：第一薄膜分束器；

所述第二分光部件包括：第二薄膜分束器。

可选地，所述承载单元包括：

控制模块，适于基于所述第一图像中所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置以及所述第二图像中所述测试位置点的位置，生成相应的位移控制信号；

承载模块，适于响应于所述位移控制信号，带动所述光电探测单元运动，调节所述探测光照射在所述光电探测器上的位置。

可选地，光电探测器测试系统还包括：

滤光单元，设置于所述照明光源和所述偏转单元之间，适于使所述照明光中具有预设波长的光通过。

可选地，所述预设波长为所述光电探测器的工作波长。

可选地，光电探测器测试系统还包括：准直单元，设置于所述测试光源和所述偏转单元之间，适于准直所述探测光。

可选地，光电探测器测试系统还包括：光强调节单元，设置于所述测试光源和所述偏转单元之间，适于调节所述探测光的光强。

可选地，所述光强调节单元包括：衰减片。

可选地，光电探测器测试系统还包括：

调焦单元，设置于所述偏转单元和所述光电探测器之间，适于调节所述探测光在所述光电探测单元上形成的光斑尺寸。

可选地，光电探测器测试系统还包括：

放大单元，设置于所述偏转单元和所述成像单元之间，适于将所述光电探测单元所对应的图像进行放大。

本说明书实施例还提供一种激光雷达，包括：

激光器，包括：至少一个激光发射单元，适于发射探测光束；

光电探测器，包括：至少一个光电探测单元，适于接收与所述探测光束相对应的回波光束；

处理器，与所述激光器和所述光电探测器分别耦接，适于根据回波光束入射至所述光电探测单元上的区域以及对应区域的探测性能，修正探测结果。

采用本说明书提供的光电探测器测试系统，所述光电探测器可以包括多个光电探测单元，在接收到光电探测器反射的探测光时，成像单元可以对所述光电探测器进行成像，生成用于显示探测光在光电探测单元位置的第一图像，进而承载单元可以根据所述第一图像，承载并带动所述光电探测器运动，调节探测光在所述光电探测单元上的位置。在调节过程中，探测光可以入射至所述光电探测器预设的测试位置点，由于测试光源发出的探测光能够使光电探测器产生感应电流，因此处理单元可以获取所述光电探测器的感应电流，并根据对应的感应电流，对光电探测器的探测性能进行评估。

进一步地，光电探测器测试系统还可以包括设置于所述探测光传输路径上的偏转单元，由于所述偏转单元能够对探测光进行偏转及引导，使得探测光能够被传输至所述光电探测器，以及能够将经所述光电探测器反射的探测光传输至所述成像单元，提高照射至光电探测器和成像单元的探测光的比例，进而提高探测光的利用率，并且能够灵活设置测试光源、成像单元和光电探测器间的相对位置关系，便于对光电探测器进行探测性能测试。

进一步地，由于环境光照会影响感应电流的大小，为提高光电探测器的探测性能的准确性，可以将光电探测器测试系统放置于黑暗环境，在此情况下，可以采用照明光源为所述光电探测器测试系统提供照明光，从而可以进一步提高光电探测器的探测性能的准确性。

进一步地，通过偏转单元将照明光传输至光电探测器，能够照亮所述光电探测器，进而在成像单元接收到经光电探测器反射的照明光时，能够生成用于显示所述光电探测单元上预设测试点位置的第二图像，承载单元可以根据所述第一图像中所述光源照射在所述光电探测器上的位置以及所述第二图像中所述测试位置点，调节所述探测光照射在所述光电探测器上的位置，从而能够使得探测光照射至光电探测单元的不同测试位置点，或者照射所述承载单元上放置的其他光电探测单元，提升测试过程的流畅性，进而提高测试效率。并且，通过控制承载单元的运动，能够确保探测光入射至测试位置点，提高光电探测单元的探测性能的评估精确度。

进一步地，偏转单元包括分光模块，在一次测试过程中，通过所述分光模块能够分别将所述探测光分为多束子探测光、将所述照明光分为多束子照明光，并将所述子探测光和所述子照明光传输至所述光电探测单元，以及将电探测器反射的子探测光和子照明光传输至所述成像单元，实现探测光路和照明光光路的复用，无需分别为光电探测单元、成像单元提供照明光，降低系统复杂度。

进一步地，由于承载单元可以包括控制模块和承载模块，控制模块可以基于所述第一图像中所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置以及所述第二图像中所述测试位置点的位置，生成相应的位移控制信号，承载模块能够响应于所述位移控制信号，带动所述光电探测器运动，调节所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置，整个控制过程无需人工操作，控制精度更高，能够进一步提高光电探测单元的探测性能的评估精确度。

进一步地，由于光电探测器测试系统还可以包括设置于所述照明光源和所述偏转单元之间的滤光单元，因此能够对照明光进行滤光处理，使的所述照明光中具有预设波长的光通过，从而能够减弱其他波长的光对探测器性能评估过程的影响，进一步提高光电探测器的探测性能的评估精确度。

进一步地，光电探测器测试系统还可以包括设置于测试光源和偏转单元之间的准直单元，能够将传输方向杂乱的探测光准直为平行光，提高传输至偏转单元的光束质量，进而提高探测光在光电探测器形成的光斑质量，提高测试精度，并且能够使得经第二分光部件分光后各子探测光束入射至光电探测器的同一位置处，从而便于确定探测光在光电探测器的位置。

进一步地，光电探测器测试系统还可以包括设置于测试光源和偏转单元之间的光强调节单元，能够调节探测光的光强，一方面，能够避免因探测光光强较大，导致光电探测器过饱和工作，或者因探测光光强较小，导致光电探测器无法产生感应电流；另一方面，经偏转单元传输后，能够提高探测光在光电探测器形成的光斑的清晰度及光斑大小，使得探测光汇聚在光电探测器的测试位置点上，提高测试精度。

进一步地，光电探测器测试系统还可以包括设置于偏转单元和光电探测器之间的调焦单元，能够调节探测光在所述光电探测器上形成的光斑尺寸，使得探测光能够汇聚在光电探测器的测试位置点上，进一步提高测试精度。

进一步地，光电探测器测试系统还可以包括放大单元，所述放大单元可以设置于偏转单元和成像单元之间，因此能够所述光电探测器所对应的图像进行放大，便于确定探测光入射至光电探测器的位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出了一种光电探测器阵列的结构示意图；

图2示出了本说明书实施例中一种光电探测器系统的结构示意图；

图3示出了本说明书实施例中另一种光电探测器系统的结构示意图；

图4示出本说明书实施例中一种光电探测器系统的测试进程示意图；

图5示出了本说明书实施例中又一种光电探测器系统的结构示意图；

图6示出了本说明书实施例中一具体应用场景中光电探测器系统的结构示意图；

图7示出了本说明书实施例中一种光电探测器的感应电流分布示意图；

图8示出了本说明书实施例中另一种光电探测器的感应电流分布示意图；

图9示出了本说明书实施例中一种激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，对于任意一个光电探测单元，其光敏面上各区域的感光效率分布并不均匀，其中，中心区域的感光效率高，边缘区域的感光效率低，导致光电探测单元不同区域的感光效率具有较大的差异。

在具体应用中，光电探测单元可以作为探测器应用到激光雷达，以获取回波探测信息。由于光电探测单元不同区域的感光效率具有较大的差异，激光雷达可能无法获取完整精确的回波探测信息，进而无法产生不够精准的环境信息。因此，在将光电探测单元作为探测器应用到激光雷达前，需要评估光电探测器的探测性能。

基于此，本说明书实施例提供一种光电探测器测试系统，能够确定光电探测器的测试性能。其中，如图1所示，光电探测器A0可以包括至少一个光电探测单元，例如光电探测单元可以是单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)，光电探测单元上不同的区域可以预设多个测试位置点(图1未示出)，光电探测器测试系统可以根据各测试位置点对应的感应电流，确定所述光电探测单元的探测性能。

具体而言，光电探测器测试系统可以包括测试光源、成像单元、承载单元和处理单元，其中，成像单元可以对所述光电探测器进行成像，生成对应的第一图像，以显示其中一个光电探测单元当前被探测的位置，进而承载单元可以根据所述第一图像，承载并带动所述光电探测器运动，调节被探测的光电探测单元的位置。对于所述光电探测器上某个预设的测试位置点，由于测试光源发出的光可以激发光电探测单元的感应电流，进而处理单元可以根据获取到的所述光电探测器的感应电流，对各光电探测单元的探测性能进行评估。

需要说明的是，上述图1中示意的光电探测器所包含的光电探测单元的数量、光电探测单元的具体类型、形状进行仅为示例说明。在具体实施例中，可以根据实际探测需求，灵活设置光电探测单元的数量，或者使用其他形状或构造的光电探测单元，例如圆形，本说明书实施例对此不做具体限制。

为使本领域技术人员更加清楚地了解及实施本说明书实施例的构思、实现方案及优点，以下参照附图，通过具体应用场景进行详细说明。

参照图2所示的本说明书实施例中一种光电探测器测试系统的结构示意图，在本说明书一些实施例中，如图2所示，光电探测器测试系统可以包括测试光源M1、成像单元M2、承载单元M3和处理单元M4，其中：

测试光源M1，适于发射探测光L1，照射所述光电探测器MA，以使所述光电探测器MA产生感应电流；

成像单元M2，适于在接收到所述光电探测器MA反射的探测光L1时，生成对应的第一图像；

承载单元M3，适于根据所述第一图像，承载并带动所述光电探测器MA运动，调节所述探测光L1照射在光电探测单元上的位置；

处理单元M4，适于在所述探测光L1入射至预设的测试位置点时，根据对应的感应电流I，确定所述光电探测单元的探测性能。

在具体实施中，测试光源M1发出的探测光L1照射到光电探测器MA上，光电探测器MA能够将探测光L1反射至成像单元M2，当所述成像单元M2接收到探测光L1时，所可以对所述光电探测器MA进行成像，得到用于显示探测光L1照射在其中一个光电探测单元上的当前位置的第一图像。进而承载装置M3可以根据探测光L1在所述光电探测器MA上的当前位置，承载并带动所述光电探测器MA运动，改变所述光电探测单元与探测光L1的相对位置，使得探测光L1入射至所述光电探测单元上的至少一个预设的测试位置点。由于测试光源M1发出的探测光L1能够使光电探测器MA产生感应电流I，因此处理单元M4可以获取所述光电探测单元的感应电流，并根据对应的感应电流I大小，对所述光电探测单元的探测性能进行评估。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本发明的具体实施例做详细的说明。

为了进一步提高照射至光电探测器和成像单元的探测光的比例，以及提高探测光的利用效率，在具体实施中，可以通过设置对应的对光束进行偏转及引导的单元，使得超过预设比例(例如50％)的探测光能够被传输至光电探测器和成像单元。

作为一具体示例，继续参照图2，本说明书实施例提供的光电探测器测试系统还可以包括偏转单元M5，设置于所述探测光L1的传输路径上，适于将所述探测光L1传输至所述光电探测器MA，以及将经所述光电探测器MA反射的探测光传输至所述成像单元M2。

具体而言，测试光源M1发出的探测光L1经偏转单元M5折转后，能够传输至光电探测器MA，未被光电探测器MA吸收的部分将探测光L1被反射至偏转单元M5，经偏转单元M5再次折转后传输至成像单元M2，成像单元M2可以进行成像操作。

由此，通过设置于所述探测光传输路径上的偏转单元，能够对探测光进行至少一次折转，使得探测光能够被传输至所述光电探测器，提高照射至光电探测器和成像单元的探测光的比例，进而提高探测光的利用率，并且能够灵活设置测试光源、成像单元和光电探测器间的相对位置关系，便于对光电探测器进行探测性能测试。

在本说明书一些实施例中，所述测试光源发射的探测光的可以对应于光电探测器的工作波长，以使超过预设比例的探测光能够被各光电探测单元吸收，且能够避免其它波长的光对感应电流的影响，以提高探测性能的准确性。

进一步地，在实际测试过程中，考虑到外部光照环境对感应电流的影响，为进一步提高光电探测单元的探测性能的准确性，在进行测试前，可以将光电探测器测试系统以及光电探测器放置于黑暗环境(例如，将光电探测器测试系统和光电探测器放置在暗箱中)，在此情况下，可以采用照明光源为所述光电探测器测试系统提供照明光源。

作为一具体示例，参照图3，本说明书实施例中的光电探测器测试系统还可以包括照明光源M6，以为所述光电探测器测试系统提供照明光L2。

具体而言，照明光源M6发出的照明光L2能够为成像单元M2提供照明光，且能够照亮光电探测器MA的表面，进而成像单元M2能够对光电探测器MA的表面进行清晰成像。

在测试过程中，若光电探测器测试系统以及光电探测器均位于黑暗环境，为了获取各光电探测单元的图像，需要为光电探测单元和成像单元提供照明光；同时，由于本说明书实施例是根据光电探测单元各测试位置点对应的感应电流，对其探测性能进行评估，因此需要监测测试光源发出的探测光是否真正的入射至光电探测单元的预设的测试位置点。

对于上述问题，存在多种解决方法。例如，可以分别为光电探测单元和成像单元配置照明光源，然而这样将导致光电探测器测试系统具有较高的系统复杂度，且因需要同时控制至少两个照明光源，测试成本高。对于监测测试光源发出的探测光是否入射至预设的测试位置点，可以通过查看成像单元获取到的每个第一图像，人工判断探测光是否真正入射至预设的测试位置点，然而这种做法的测试效率低，且人工识别精度低。

有鉴于此，为降低系统复杂度且提高测试精度，在本说明书一些实施例中，测试光源和照明光源可以复用偏转单元，也即通过偏转单元将照明光源提供的照明光以及测试光源输出的探测光同时提供给成像单元和光电探测单元使用。

为了提高位置点识别的精确度，在具体测试过程中，成像单元还可以对光电探测单元进行成像，以得到对应的第二图像，由于第二图像可以显示所述光电探测单元上预设测试点的位置，因此通过比较第一图像和第二图像，可以判断探测光是否入射至测试位置点，并带动光电探测单元运动，使得探测光入射至预设的测试位置点。

综上分析，在本说明书一些实施例中，继续参照图3，所述偏转单元M5还适于将所述照明光L2传输至所述光电探测器MA，以及将经所述光电探测器反射的照明光传输至所述成像单元M2。

相应的，所述成像单元M2还适于在接收到的所述照明光时，生成对应的第二图像，以定位所述光电探测单元上预设测试点的位置；所述承载单元M3还适于根据所述第一图像中所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置以及所述第二图像中所述测试位置点，调节所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置。

具体而言，照明光源M6发出的照明光L2经偏转单元M5转折后，能够入射到光电探测单元的表面(例如光敏面)，进而能够照亮光电探测单元的表面。同时被光电探测器MA反射的照明光经偏转单元M5转折后，能够入射至成像单元M2，进而成像单元M2能够对光电探测器MA进行成像，得到用于显示出光电探测单元各测试位置点的第二图像。

由此，通过偏转单元将照明光传输至光电探测器，能够照亮所述光电探测器，进而在成像单元接收到经光电探测器反射的照明光时，能够生成用于显示所述光电探测单元上预设测试点位置的第二图像。承载单元可以根据探测光在所述光电探测单元上的位置以及相应测试位置点在光电探测器上的位置，调节所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置，从而能够使得探测光照射至光电探测器的不同测试位置点，或者照射所述承载单元上放置的其他光电探测单元，提升测试过程的流畅性，进而提高测试效率。并且，通过控制承载单元的运动，能够确保探测光入射至测试位置点，提高光电探测单元的探测性能的评估精确度。

在本说明书一些实施例中，为实现光电探测器和成像单元复用照明光源提供的照明光，偏转单元包括分光模块，适于分别将所述探测光分为多束子探测光、将所述照明光分为多束子照明光，并将所述子探测光和所述子照明光传输至所述光电探测器；以及适于将经所述光电探测器反射的子探测光和子照明光传输至所述成像单元。

也即，测试光源M1发射的探测光L1可以被分光模块分为多束子探测光，其中一部分子探测光能够直接照射到其中一个光电探测单元，一部分照射到其它地方(例如照射至成像单元)或者在传输过程中被吸收(例如被空气中的杂质吸收)，未被光电探测单元表面吸收的子探测光能够再次被分光模块分光，并传输至成像单元M2，此时可以对光电探测单元进行成像处理，得到第一图像；照明光源M6提供的照明光L2可以被分光模块分为多束子照明光，其中一部分子照明光能够直接照射到其中一个光电探测单元，一部分照射到其它地方(例如照射至成像单元)或者在传输过程中被吸收(例如被空气中的杂质吸收)，而被光电探测单元表面反射的子照明光能够再次被分光模块分光，并传输至成像单元M2，此时可以对所述光电探测单元进行成像处理，得到第二图像。

由此，在一次测试过程中，通过分光模块能够分别将所述探测光分为多束子探测光、将所述照明光分为多束子照明光，并将所述子探测光和所述子照明光传输至所述光电探测单元，以及将电探测器反射的子探测光和子照明光传输至所述成像单元，实现探测光路和照明光光路的复用，无需分别为光电探测单元、成像单元提供照明光，降低系统复杂度。

作为一具体示例，如图3所示，分光模块(图3未示出)可以包括第一分光部件M51和第二分光部件M52，其中：所述第一分光部件M51可以将所述照明光进行分光，并传输至所述第二分光部件M52；以及适于将经所述第二分光部件M51传输的经所述光电探测器MA表面反射的所述子照明光和所述子探测光传输至所述成像单元M2；所述第二分光部件M52可以对经所述第一分光部件M51分光后的照明光进行分光，得到多束所述子照明光，并适于将所述探测光L1分为多束所述子探测光，且适于将所述子照明光和所述子探测光传输至所述光电探测器MA；以及适于将经所述光电探测器MA表面反射的所述子照明光和所述子探测光传输至所述第一分光部件M51。

在本说明书一些实施例中，第一分光部件与第二分光部件的类型相同。例如，第一分光部件可以包括第一薄膜分束器，第二分光部件可以包括第二薄膜分束器。并且采用薄膜型分束器(包括第一薄膜分束器和第二薄膜分束器)，能够避免入射至光电探测器上的光斑产生重影，从而可以保证得到符合测试要求的聚焦光斑。

在一些其它实施例中，第一分光部件与第二分光部件的类型可以不相同。本说明书实施例不限制第一分光部件与第二分光部件的具体构造，只要二者能够对探测光和照明光进行分光即可。

在本说明书一些实施例中，成像单元可以通过CIS(CMOS image sensor，CMOS图像传感器)和/或CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)来实现，也可以通过摄像机、相机等其它具有成像功能的设备或者模块实现。本说明书实施例并不限制成像单元的具体类型，只要能够在测试场景下，对光电探测器表面进行成像即可。

如前所述，在测试光源发出的探测光照射至其中一个光电探测单元时，成像单元也能够对所述光电探测单元进行成像，得到用于表征探测光在所述光电探测器单元的位置的第一图像。由此承载单元还可以根据探测光的入射位置和测试位置点间的位置差异，生成相应的位移控制信号，控制承载单元移动，进而改变探测光入射位置和测试位置点间的相对位置关系，使得探测光的入射位置与测试位置点重合。

在本说明书一些实施例中，结合图2和图3，承载单元M3可以包括控制模块M31和承载模块M32，其中，控制模块M31可以分别与成像单元M2、承载模块M32耦接，适于基于所述第一图像中所述探测光L1照射在所述光电探测单元上的位置以及所述第二图像中所述测试位置点的位置，生成相应的位移控制信号。相应的，所述承载模块M32，适于响应于所述位移控制信号，带动所述光电探测单元运动，调节所述探测光L2照射在所述光电探测单元上的位置。

举例而言，假设探测光照射在光电探测单元上的位置位于测试位置点的位置的正上方，则控制模块可以生成用于控制承载模块向上移动相应距离的位移控制信号，进而光电探测器能够在承载模块的带动下向正上方移动，使得探测光照射在光电探测器上的位置恰好位于测试位置点处。

通过上述位移运动控制过程，承载模块能够响应来自于控制模块的位移控制信号，带动所述光电探测器运动，进而调节所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置，整个控制过程无需人工操作，控制精度更高，能够进一步提高光电探测单元的探测性能的评估精确度。

在本说明书一些实施例中，控制模块可以通过中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)等处理芯片实现，也可以通过特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路实现。

例如，作为一具体示例，控制模块可以包括PLC，上述承载模块的运动过程可以通过PLC进行控制。

在具体实施中，光电探测单元的尺寸较小，例如，一个SPAD的尺寸大概是10μm*10μm。而在实际测试过程，光电探测器的表面通常包括多个测试位置点，在一次测试过程中，为保证探测光能够入射至测试位置点，承载模块的运动步长应尽可能的小。

作为一具体示例，PLC可以控制承载模块以0.1μm的步长进行运动，也即承载模块可以相对于探测光以0.1μm的步长运动。

可以理解的是，对于具有不同尺寸的光电探测单元以及不同的控制精度要求的测试场景，可以使承载模块以对应的步长运动，本说明书实施例并不限制具体的步长值。

承载模块可以是二维电动移动台，根据控制模块输出的位移控制信号，带动光电探测器沿着二维平面运动，例如x轴、y轴移动。

在具体实施中，如图4所示，光电探测单元表面通常包括多个测试位置点，在获取其中一个测试位置点处的感应电流数据时(即完成光电探测单元表面其中一个区域的探测性能测试)，可以再次移动光电探测单元，使得探测光入射至光电探测器表面形成的光斑G能够与光电探测单元上的下一个测试位置点重合，依次类推，直至完成整个光电探测单元表面的探测性能测试过程。

在具体实施中，当需要测试光电探测器中多个光电探测单元的探测性能时，可以按照图4所示的测试进程，依次获取各光电探测器各测试位置点处的感应电流，进而能够根据获取到的感应电流评估不同光电探测单元的探测性能。

可以理解的是，在具体实施中，除了通过控制光电探测器运动，以使探测光入射至各光电探测单元的各测试位置点，还可以通过改变测试光源的位置或者偏转单元的位置，保持光电探测器的位置不动的方式，调整探测光入射至光电探测单元的位置，或者同时调整测试光源和光电探测器的位置，本说明书实施例对此不做具体限制，只要探测光能够入射至光电探测器上的测试位置点即可。

在具体实施中，根据实际应用场景和需求，可以对本说明书实施例中光电探测器测试结构进行进一步扩展，以提高光电探测器的探测性能的评估精确度。

在实际测试过程中，照明光源提供的照明光中包括多种波长的光，其中部分光源可能会使光电探测单元响应，进而产生不必要的感应电流。因此可以对照明光进行处理，以达到测试要求。

作为一具体示例，如图5所示，光电探测器测试系统还可以包括：滤光单元M7，设置于所述照明光源M6和所述偏转单元M5之间，适于使所述照明光中具有预设波长的光通过。

更具体而言，滤光单元M7可以设置于照明光源M6和第一分光部件M51之间，以对照明光源M6提供的照明光进行滤光处理，使得输出至第一分光部件M51的照明光具有预设的波长，从而能够减弱其他波长的照明光对感应电流影响。

作为一可选示例，所述预设波长可以是光电探测器的工作波长。

在实际测试过程中，测试光源发射的探测光(例如激光)并非平行射出，经偏转单元折转后，不同子探测光束入射至光电探测器的位置可能不同。基于此，继续参照图5，本说明书实施例中的光电探测器系统还可以包括：准直单元M8，设置于所述测试光源M1和所述偏转单元M5之间，适于准直所述探测光L1。

更具体而言，准直单元M8可以设置于测试光源M1和第二分光部件M52之间，以对传输方向相对杂乱的探测光L1进行准直操作，使得入射至第二分光部件M52的探测光为平行光，提高传输至偏转单元的光束质量，进而提高探测光在电探测器形成的光斑质量，提高测试精度，并且能够使得经第二分光部件M52分光后各子探测光束能够入射至光电探测器MA的同一位置处，从而便于确定探测光在光电探测器MA上的位置。

在一些测试场景中，发明人发现，若直接将测试光源照射至光电探测器，形成的光斑直径可能大于光电探测单元的尺寸或测试位置点所占的空间，可能覆盖至少两个测试位置点，进而无法正确的评估光电探测器的探测性能，或者测试光源产生的探测光无法使光电探测单元工作。

在本说明书一些实施例中，继续参照图5，光电探测器还可以包括光强调节单元M9，设置于所述测试光源M1和所述偏转单元M5之间，适于调节所述探测光L1的光强。

更具体而言，光强调节单元M9可以设置于测试光源M1和第二分光部件M52之间，以调节探测光L1的光强，一方面，能够避免因探测光光强较大，导致光电探测单元过饱和工作，或者因探测光光强较小，导致光电探测单元无法产生感应电流；另一方面，经偏转单元M5传输后，能够提高探测光L1在光电探测单元形成的光斑的清晰度及光斑尺寸，使得探测光能够汇聚在光电探测单元的测试位置点处，提高测试精度。

作为一可选示例，光强调节单元可以为衰减片。

需要说明的是，当光电探测器测试系统同时包括准直单元M8和光强调节单元M9时，如图5所示，此时光强调节单元M9可以设置在准直单元M8和第二分光部件M52之间，也即先将探测光L1进行准直操作后，在调节其光强。

经过上述调节过程，探测光能够以满足测试需求的光强照射在光电探测器上，然而在实际测试过程中，光电探测单元上设置的测试位置点较小，且包括多个测试位置点，当探测光照射至光电探测器，在一次测试过程中，为提高探测光在光电探测器上形成的光斑与测试位置点重合度，可以调整光斑的大小，以使光斑仅与一个测试位置点重合。

继续参照图5，光电探测器测试系统还可以包括调焦单元M10，设置于所述偏转单元M5和所述光电探测器MA之间，适于调节所述探测光L1在所述光电探测器MA上形成的光斑尺寸，使得探测光能够汇聚在电探测单元的测试位置点上，进一步提高测试精度。

作为一具体示例，探测光经调焦单元调节后，能够使聚集在光电探测单元测试位置点上的光斑直径小于1μm。

如前所述，探测光在光电探测器上形成的光斑尺寸以及测试位置点的尺寸均较小，若直接对二者进行成像，不易计算或者观察二者间的位置偏差。这时，可以将成像单元拍摄的图像进行放大处理。基于此，继续参照图5，本说明书实施例中的光电探测器测试系统还可以包括：放大单元M11，设置于所述偏转单元M5和所述成像单元M2之间，适于将所述光电探测单元所对应的图像进行放大，以确定探测光入射在光电探测单元上的位置。

为便于理解，以下一具体应用场景中光电探测器的结构，详细说明本说明书实施例中所提供的光电探测器测试系统的工作原理。

结合图6，参照图7所示的本说明书实施中一具体应用场景下光电探测器测试系统的结构，参照图6和图7，以光电探测器测试系统测试一个光电探测单元进行示例说明。

如图6和图7所示，测试光源M5可以通过激光器实现，激光器发射的激光作为探测光L1使用。

在一些实施例中，激光的波长可以对应于探测器的工作波长。

成像单元M2可以通过相机实现，以对光电探测器进行成像。

承载单元M3可以包括PLC和二维移动台，其中，PLC可以根据从相机获取的第一图像和第二图像，生成相应的位移控制信号，控制二维移动台沿x轴和y轴运动，进而改变光电探测器与激光之间的相对位置。例如，PLC可以控制二维转台以0.1μm的步长沿x轴和y轴运动。

处理单元M4可以通过源表实现。

偏转单元M5可以包括第一薄膜分束器和第二薄膜分束器。

滤光单元M7可以放置在照明光路上。作为一具体示例，滤光单元M7可以是滤光片。

准直单元M8可以通过准直器实现，以将准直激光，使得激光经准直器后能够平行射出。

光强调节单元M9可以通过衰减片实现。

调焦单元M10可以通过物镜实现，经所述物镜调焦后，能够使聚集在光电探测单元测试位置点上的光斑直径小于1μm。

作为一可选示例，所述物镜的参数可以为NA 0.75。

放大单元M11可以通过镜筒实现。

光电探测器测试系统的工作原理为：在测试之前，可以光电探测器测试系统和光电探测单元放置在暗箱中，以避免外部光照环境对感应电流的影响。

照明光源提供的照明光经放置于照明光路上的滤光片进行滤光处理后，能够传输具有预设波长(所述预设波长可以根据光电探测器的工作波长确定)的照明光，并输出至第一薄膜分束器，所述第一薄膜分束器可以对具有所述预设波长的照明光进行分光处理，其中一部分光传输至第二薄膜分束器、一部分光经镜筒传输至相机，为相机提供照明，其余部分的照明光可以传输至其它地方。第二薄膜分束器可以按照上述分光方式，对经第一薄膜分束器传输的照明光进行分光，最终照明光经物镜聚焦后传输至光电探测单元，光电探测单元可以反射部分照明光，被反射的照明光经物镜、第一薄膜分束器、第二薄膜分束器、镜筒至相机，相机可以对经镜筒放大后的光电探测单元进行成像，得到用于显示测试位置点的第二图像。

保持当前照明状态，激光器发射激光，激光经准直器准直后，能够以平行光束的形式传输至衰减片，所述衰减片可以根据当前激光的光强与预设光强的大小，调节输出至第二薄膜分束器的激光的光强，所述第二薄膜分束器可以对激光进行分光处理，其中一部分激光传输至第一薄膜分束器、并经物镜传输至相机；一部分激光经物镜调焦处理后，能够在光电探测单元形成直径为1μm的光斑，其余部分的激光传输至其它地方。未被光电探测单元吸收的激光被反射，依次经过物镜、第二薄膜分束器、第一薄膜分束器和镜筒至相机，相机可以对经镜筒放大后的光电探测单元再次进行成像，得到用于显示激光入射至光电探测器表面位置的第一图像。

PLC可以从相机获取第一图像和第二图像，并根据光斑所在位置以及所述测试位置点的位置，生成相应的位移控制信号，二维移动台可以响应于所述位移控制信号，带动所述光电探测单元以0.1μm的步长沿x轴和y轴方向运动，调节所述激光照射在所述光电探测单元上的位置，使得激光入射至其中一个测试位置点。此时，源表能够获取对应的感应电流，并根据对应的感应电流，确定所述光电探测器的探测性能。

当光电探测单元上包括多个测试位置点或者需要测试其它光电探测单元的探测性能时，可以按照上述示例以及图4所示的测试过程，进行测试。

需要说明的时，为避免照明光对光电探测器感应电流的影响，在源表获取激光入射至测试位置点时的感应电流之前，还可以关闭照明光源。

在本说明书一些实施例中，继续参照图6，光电探测器测试系统还可以包括工控机，相机拍摄的第一图像和第二图像可以先传输至工控机，便于人工观察，并由工控机将第一图像和第二图像传输至PLC；另外，源表获取的感应电流可以输出至工控机，由工控机记录激光入射至测试位置点处的感应电流大小，并能够生成对应的感应电流分布示意图。

例如，参照图7所示的本说明书实施例中一种光电探测器的感应电流分布示意图，如图7所示，示意出9个光电探测单元不同测试位置点的感应电流大小，其中，x轴和y轴能够表征测试位置点的具体位置，各区域对应的灰度可以用于表征不同区域测试位置点的感应电流幅值。

在具体测试过程中，可以通过比较同一光电探测单元不同区域的颜色分布，评估该光电探测单元的探测性能。例如，若光电探测单元各区域的灰度分布差异较小(可以认为是各区域灰度相同或者差异处于可接受范围)，则说明光电探测单元光敏面的感光效率差异较小，光电探测单元具有较好的探测性能，否则说明光电探测单元具有较差的探测性能；此外，还可以通过比较不同光电探测单元上对应区域的颜色分布，评估光电探测单元的探测性能，例如，如图7所示，可以通过比较这9个光电探测单元中心区域的灰度，若中心区域的灰度差异较小，说明光电探测单元不同区域的感光效率差异较小，光电探测单元具有较好的探测性能，否则说明光电探测单元具有较差的探测性能。

在其它一些示例中，还可以根据同一光电探测单元不同区域的灰度分布，重新优化设计光电探测单元的结构，使得光电探测灰度不同区域具有较小的感光效率差异；或者通过测试不同类型或结构的光电探测单元，选择探测性能较好的光电探测单元或者光电探测器，应用到激光雷达中。

例如，参照图8所示的本说明书实施例中另一种光电探测器的感应电流分布示意图，如图8所示，与图7的不同之处在于，图8中的光电探测器整体呈圆型或椭圆型结构，而图7中的光电探测器整体呈方形。相同之处可以参见对图7的赘述，在此不再展开描述。

在具体应用中，根据图7和图8所示的测试结果，以及根据相应的评判标准，可以选用图7或图8所示的光电探测单元或者由所述光电探测单元组成的光电探测器。例如，若以各光电探测器各区域的灰度分布为评判标准，由于图7中各光电探测单元的区域灰度分布差异均较大，而图8中各光电探测单元的区域灰度分布差异均较小，因此当采用单个光电探测单元时，可以优先采用图8所示的光电探测单元；若以光电探测单元整个区域的灰度分布为评判标准，由于图8中各光电探测单元间的灰度分布差异较大，而图7中各光电探测单元间的颜色分布差异较小，因此当采用光电探测器时，可以优先采用图7所示的光电探测器。

由此，通过上述测试过程，能够确定光电探测器中各光电探测单元各区域的探测性能，进而在将光电探测器应用到激光雷达等器件时，能够判断光电探测器各区域的探测性能是否达到预设要求，并根据判断结果，对各区域进行相应的处理。

作为一具体示例，图9示出了光电探测器在激光雷达的应用场景示意图。

其中，激光雷达10可以包括：激光器11、光电探测器12和处理器13，其中：

所述激光器11可以包括：至少一个激光发射单元(例如激光发射单元111，其中，m为大于0的整数)，适于发射探测光束；

所述光电探测器12可以包括：至少一个光电探测单元(例如光电探测单元121)，适于接收与所述探测光束相对应的回波光束；

所述处理器13可以与所述激光器11和所述光电探测器12分别耦接，适于根据光电探测单元(例如光电探测单元121)各区域的探测性能，对探测结果进行修正。

具体的，激光发射单元111可以向外部发射探测光束(例如，探测信号或激光信号)，然后光电探测单元121可以接收从外部反射回来的回波光束(例如，反射信号或回波信号)，处理器13可以根据回波光束入射到光电探测单元121的具体区域，并根据光电探测单元121各区域的探测性能，做出相应的处理，以提高激光雷达探测的精准度。

比如光电探测单元121的整个PDE为12％，而A区域的光电转化效率为10％，B区域的光电转化效率为15％，在某一次探测中，若光斑入射到光电探测单元121的A区域，则将其的感应电流补偿为1.2倍，并根据被补偿或者修正后的电流信息进行后续的测距结果的计算；若光斑入射到光电探测单元121的B区域，则将其的感应电流补偿为0.8倍，并根据被补偿或者修正后的电流信息进行后续的测距结果的计算。

在具体实施中，可以采用如下方法检测各光电探测器对应区域的探测性能：

发射探测光，并照射至所述光电探测器，使所述光电探测器产生感应电流；

在接收到经光电探测单元反射的探测光时，生成对应的第一图像；

根据所述第一图像，带动所述光电探测器运动，调节所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置；

在所述探测光入射至预设的测试位置点时，根据对应的感应电流，确定所述光电探测单元的探测性能。

具体而言，在接收到光电探测单元反射的探测光时，能够对所述光电探测单元进行成像，生成对应的第一图像以显示所述探测光在所述光电探测单元上当前被探测位置。进而根据所述第一图像，能够承载并带动所述光电探测器运动，调节被探测的光电探测单元的位置。在调节过程中，所述探测光可以入射至所述光电探测单元预设的测试位置点，由于测试光源发出的探测光能够使光电探测单元产生感应电流，因此可以获取所述光电探测单元的感应电流，根据对应的感应电流，则可对光电探测单元的探测性能进行评估。

在本说明书一些实施例中，激光器可以是垂直腔面发射激光器(Vertical CavitySurface Emitting Laser，VCSEL)、光子晶体结构表面发射半导体激光器(PhotonicCrystal Surface-Emitting Laser，PCSEL)、边发射激光器(Edge Emitting Laser，EEL)等。同样地，光电探测器可以是硅光电倍增管(Silicone Photomultiplier，SiPM)、单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)、雪崩光电二极管(Avalanche PhotoDiode，APD)等。

需要说明的是，图9仅示意出了激光器中的一个激光发射单元，以及光电探测器中的一个光电探测单元，在具体实施中，可以根据实际探测需求，灵活设置激光发射单元和光电探测器的数量，本说明书实施例对此不做限制。

例如，在本说明书一些实施例中，激光发射单元和光电探测单元可以是一一对应关系，也可以是一个激光发射单元对应多个光电探测单元，或者多个激光发射单元对应一个光电探测单元，本说明书实施例对此不做限制。

虽然本说明书实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种光电探测器测试系统，所述光电探测器包括至少一个光电探测单元，其特征在于，所述光电探测器测试系统包括：

测试光源，适于发射探测光，照射所述光电探测器，以使所述光电探测器产生感应电流；

成像单元，适于在接收到所述光电探测器反射的探测光时，生成对应的第一图像；

承载单元，适于根据所述第一图像，承载并带动所述光电探测器运动，调节所述探测光照射在光电探测单元上的位置；

处理单元，适于在所述探测光入射至预设的测试位置点时，根据对应的感应电流，确定所述光电探测单元的探测性能。

2.根据权利要求1所述的光电探测器测试系统，其特征在于，还包括：

偏转单元，设置于所述探测光的传输路径上，适于将所述探测光传输至所述光电探测器，以及将经所述光电探测器反射的探测光传输至所述成像单元。

3.根据权利要求2所述的光电探测器测试系统，其特征在于，还包括：

照明光源，适于提供照明光。

4.根据权利要求3所述的光电探测器测试系统，其特征在于，所述偏转单元，还适于将所述照明光传输至所述光电探测器，以及将经所述光电探测器反射的照明光传输至所述成像单元；

所述成像单元，还适于在接收到的所述照明光时，生成对应的第二图像，以定位所述光电探测单元上预设测试点的位置；

所述承载单元，还适于根据所述第一图像中所述光源照射在所述光电探测单元上的位置以及所述第二图像中所述测试位置点，调节所述光源照射在所述光电探测单元上的位置。

5.根据权利要求4所述的光电探测器测试系统，其特征在于，所述偏转单元包括分光模块，适于分别将所述探测光分为多束子探测光、将所述照明光分为多束子照明光，并将所述子探测光和所述子照明光传输至所述光电探测器；以及适于将经所述光电探测器反射的子探测光和子照明光传输至所述成像单元。

6.根据权利要求5所述的光电探测器测试系统，其特征在于，所述分光模块包括：第一分光部件和第二分光部件，其中：

所述第一分光部件，适于将所述照明光进行分光，并传输至所述第二分光部件；以及适于将经所述第二分光部件传输的经所述光电探测器表面反射的所述子照明光和所述子探测光传输至所述成像单元；

所述第二分光部件，适于对经所述第一分光部件分光后的照明光进行分光，得到多束所述子照明光，并适于将所述探测光分为多束所述子探测光，且适于将所述子照明光和所述子探测光传输至所述光电探测器；以及适于将经所述光电探测器表面反射的所述子照明光和所述子探测光传输至所述第一分光部件。

7.根据权利要求6所述的光电探测器测试系统，其特征在于，所述第一分光部件包括：第一薄膜分束器；

所述第二分光部件包括：第二薄膜分束器。

8.根据权利要求4所述的光电探测器测试系统，其特征在于，所述承载单元包括：

控制模块，适于基于所述第一图像中所述探测光照射在所述光电探测单元上的位置以及所述第二图像中所述测试位置点的位置，生成相应的位移控制信号；

承载模块，适于响应于所述位移控制信号，带动所述光电探测单元运动，调节所述探测光照射在所述光电探测器上的位置。

9.根据权利要求3所述的光电探测器测试系统，其特征在于，还包括：

滤光单元，设置于所述照明光源和所述偏转单元之间，适于使所述照明光中具有预设波长的光通过。

10.根据权利要求9所述的光电探测器测试系统，其特征在于，所述预设波长为所述光电探测器的工作波长。

11.根据权利要求2所述的光电探测器测试系统，其特征在于，还包括：

准直单元，设置于所述测试光源和所述偏转单元之间，适于准直所述探测光。

12.根据权利要求2所述的光电探测器测试系统，其特征在于，还包括：

光强调节单元，设置于所述测试光源和所述偏转单元之间，适于调节所述探测光的光强。

13.根据权利要求12所述的光电探测器测试系统，其特征在于，所述光强调节单元包括：衰减片。

14.根据权利要求2所述的光电探测器测试系统，其特征在于，还包括：

调焦单元，设置于所述偏转单元和所述光电探测器之间，适于调节所述探测光在所述光电探测单元上形成的光斑尺寸。

15.根据权利要求2所述的光电探测器测试系统，其特征在于，还包括：

放大单元，设置于所述偏转单元和所述成像单元之间，适于将所述光电探测单元所对应的图像进行放大。

16.一种激光雷达，其特征在于，包括：

激光器，包括：至少一个激光发射单元，适于发射探测光束；

光电探测器，包括：至少一个光电探测单元，适于接收与所述探测光束相对应的回波光束；

处理器，与所述激光器和所述光电探测器分别耦接，适于根据回波光束入射至所述光电探测单元上的区域以及对应区域的探测性能，修正探测结果。