高灵敏度激光三维成像探测是利用激光器设备，通过发射大功率，窄脉冲激光去照射探测目标，并由高灵敏度探测器接收目标回波信号，最终获得目标信息的一种先进光电探测技术。三维成像系统能够提供比传统的二维强度图像更为丰富的信息，如距离、方位、大小和姿态等，极大地改进了对目标识别和分类的性能，因而得到越来越广泛的应用。

本文从高灵敏度探测技术和三维成像探测技术两个技术切入点对高灵敏度三维成像探测技术作了分析研究，并在此基础上设计了一种基于硅基光电倍增管（SPM）阵列的高灵敏度三维成像探测系统。本文选用SENSL公司生产的SPMArray4高灵敏度阵列探测器，根据回波信号特点设计了模拟信号读出电路，并在分析系统工作原理基础上重点对测距模块电路和基于FPGA的控制处理电路作了深入研究，对影响测距精度的两个关键因素作了分析，并给出了解决方案，有效提高了测距精度，为后续信号处理和三维成像提供了条件。

本设计中，硬件电路利用Mentor WG2005高速电路板设计软件进行设计，FPGA配置和仿真是在ISE11.4和ModelSim6.3开发平台实现的。最后本文给出了电路调试和测试结果。