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【2h】

Design and Implementation of A CMOS Light Pulse Receiver Cell Array for Spatial Optical Communications

机译：用于空间光通信的CMOS光脉冲接收器单元阵列的设计与实现

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A CMOS light pulse receiver (LPR) cell for spatial optical communications is designed and evaluated by device simulations and a prototype chip implementation. The LPR cell consists of a pinned photodiode and four transistors. It works under sub-threshold region of a MOS transistor and the source terminal voltage which responds to the logarithm of the photo current are read out with a source follower circuit. For finding the position of the light spot on the focal plane, an image pixel array is embedded on the same plane of the LPR cell array. A prototype chip with 640 × 240 image pixels and 640 × 240 LPR cells is implemented with 0.18 μm CMOS technology. A proposed model of the transient response of the LPR cell agrees with the result of the device simulations and measurements. Both imaging at 60 fps and optical communication at the carrier frequency of 1 MHz are successfully performed. The measured signal amplitude and the calculation results of photocurrents show that the spatial optical communication up to 100 m is feasible using a 10 × 10 LED array.
机译：通过设备仿真和原型芯片实现来设计和评估用于空间光通信的CMOS光脉冲接收器（LPR）单元。 LPR单元由一个固定的光电二极管和四个晶体管组成。它在MOS晶体管的亚阈值区域内工作，并且通过源极跟随器电路读出响应于光电流的对数的源极端子电压。为了找到光斑在焦平面上的位置，将图像像素阵列嵌入在LPR单元阵列的同一平面上。采用0.18μmCMOS技术实现了具有640×240图像像素和640×240 LPR单元的原型芯片。提出的LPR电池瞬态响应模型与器件仿真和测量结果一致。成功完成了60 fps的成像和1 MHz载波频率的光通信。测得的信号幅度和光电流的计算结果表明，使用10×10 LED阵列实现100 m的空间光通信是可行的。

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