Kjølte Forsterkere for Høyhastighets Fotodetektorer

Abstract

Denne rapporten beskriver utviklingen av to forskjellige forsterkerkretser med tilhørende drivere, designet for karakterisering av elektrooptiske detektorer, spesielt avalanche-fotodioder (APD-er), brukt innen LIDAR-teknologi. Arbeidet er utført på oppdrag fra Forsvarets forskningsinstitutt (FFI). Prosjektet inkluderer utvikling av PCB-design, støyanalyse, simulering og målinger. To versjoner av forsterkerkort ble utviklet, én med høy hastighet (500MHz) og én med høy forsterkning (75MHz). Hovedmålene var å maksimere signal-til-støy-forholdet og sikre stabil drift under kryogene forhold. Resultatene viser god ytelse i simuleringer, men indikerer samtidig vik- tigheten av nøye komponentvalg og PCB-layout for å minimere elektrisk støy og sikre stabilitet. Videre arbeid inkluderer innkapsling av PCB, implementering av temperatursensor, justering av spenningsregulatorer og videre optimalisering av forsterkerkortene.

This report presents the development of two distinct amplifier circuits and associated drivers designed for characterization of electro-optical detectors, particularly avalanche photodiodes (APDs), used in LIDAR applications. The work was commissioned by the Norwegian Defence Research Establishment (FFI). The project involves PCB design, noise analysis, simulation, and measurements. Two amplifier boards were developed, one optimized for high speed (500MHz) and another optimized for high gain (75MHz). Primary objectives included maximizing the signal-to- noise ratio and ensuring stable operation under cryogenic conditions. Results demonstrate strong performance in simulations but highlight the critical importance of careful component selection and PCB layout to minimize electrical noise and ensure system stability. Future work involves PCB encapsulation, temperature sensor integration, voltage regulator adjustments, and further optimization of the amplifier boards.