Úvod, typ počítania fotónovlineárny lavínový fotodetektor
Technológia počítania fotónov môže plne zosilniť fotónový signál na prekonanie hluku odčítania elektronických zariadení a zaznamenať počet výstupov fotónov detektorom v určitom časovom období použitím prírodných diskrétnych charakteristík výstupného elektrického signálu detektora pri slabom svetle ožiarenia a vypočítať informácie z nameraného cieľa podľa hodnoty fotónového merača. Aby sa dosiahlo extrémne slabé detekcie svetla, v rôznych krajinách sa študovalo mnoho rôznych druhov nástrojov s schopnosťou detekcie fotónov. Fotodióda lavíny solídneho štátu (Fotodetektor APD) je zariadenie, ktoré využíva interné fotoelektrické efekty svetlo signálov. V porovnaní s vákuovými zariadeniami majú zariadenia v tuhom stave zjavné výhody v rýchlosti odozvy, počtu tmavých, spotreby energie, objemu a citlivosti na magnetické pole atď. Vedci vykonali výskum založenú na technológii zobrazovania fotónov APD v tuhom stave.
APD fotodetektorové zariadenieMá geiger režim (GM) a lineárny režim (LM) dva pracovné režimy, súčasná technológia počítania APD Photon Counting Imaging Hlavne používa zariadenie APD v režime Geiger Mode. Zariadenia APD v režime Geiger majú vysokú citlivosť na úrovni jedného fotónu a vysokú rýchlosť odozvy desiatok nanosekundov, aby sa získala vysoká časová presnosť. APD v režime Geiger Mode má však určité problémy, ako je detektorový mŕtvy čas, nízka účinnosť detekcie, veľká optická krížová križovatka a nízke priestorové rozlíšenie, takže je ťažké optimalizovať rozpor medzi vysokou rýchlosťou detekcie a nízkou rýchlosťou falošného poplachu. Počítadlá fotónov založené na takmer noishrzných zariadeniach HGCDTE APD fungujú v lineárnom režime, nemajú žiadne mŕtve čas a obmedzenia presluchov, nemajú žiadne post-pulse spojené s režimom Geiger, nevyžadujú opustení obvody, majú ultra vysoký dynamický rozsah, široký a laditeľný rozsah spektrálnej reakcie a môžu byť nezávisle optimalizované na detekčné účinky a falošné počítanie. Otvára nové aplikačné pole infračerveného zobrazovania fotónov, je dôležitým smerom vývoja zariadení na počítanie fotónov a má rozsiahle vyhliadky na aplikáciu v astronomickom pozorovaní, komunikácii s voľným priestorom, aktívne a pasívne zobrazovanie, okrajové sledovanie atď.
Princíp počítania fotónov v zariadeniach HGCDTE APD
Photodetektorové zariadenia APD založené na materiáloch HGCDTE môžu pokrývať širokú škálu vlnových dĺžok a ionizačné koeficienty elektrónov a otvorov sú veľmi odlišné (pozri obrázok 1 (a)). Vykazujú jediný násobný mechanizmus násobenia nosiča v medznej vlnovej dĺžke 1,3 ~ 11 um. Neexistuje takmer žiadny prebytočný hluk (v porovnaní s nadbytkom šumového faktora FSI ~ 2-3 zariadení SI APD a FIII-V ~ 4-5 z rodinných zariadení III-V (pozri obrázok 1 (b)), takže pomer signálu k šumu zariadení takmer neklesá so zvýšením zisku, čo je ideálny infraredlavínový fotodetektor.
Obr. 1 (a) Vzťah medzi pomerom koeficientu ionizácie nárazu materiálu Telluridu ortuťového kadmia a zložkou X CD; b) Porovnanie nadbytočného šumového faktora F zariadení APD s rôznymi materiálovými systémami
Technológia počítania fotónov je nová technológia, ktorá dokáže digitálne extrahovať optické signály z tepelného šumu vyriešením fotoelektrónových impulzov generovaných pomocoufotodetektorPo prijatí jedného fotónu. Pretože signál s nízkym osvetlením je v časovej doméne viac rozptýlený, výstup elektrického signálu detektorom je tiež prirodzený a diskrétny. Podľa tejto charakteristiky slabého svetla sa na detekciu extrémne slabého svetla zvyčajne používajú pulzné zosilnenie, pulzná diskriminácia a techniky digitálneho počítania. Moderná technológia počítania fotónov má mnoho výhod, ako napríklad vysoký pomer signálu k šumu, vysoká diskriminácia, vysoká presnosť merania, dobrý anti-drift, dobrá časová stabilita a môže výstupné údaje do počítača vo forme digitálneho signálu pre následnú analýzu a spracovanie, ktoré nie sú neprekonateľné inými detekčnými metódami. V súčasnosti sa systém počítania fotónov široko používa v oblasti priemyselného merania a detekcie s nízkym osvetlením, ako je nelineárna optika, molekulárna biológia, ultra vysoká spektroskopia rozlíšenia, astronomická fotometria, meranie znečistenia atmosféry atď., Ktoré súvisia so získaním a detekciou slabých svetelných signálov. Photodetektor lavíny Mercury Cadmium Telluride má takmer žiadny nadmerný hluk, keď sa zvyšuje zisk, pomer signálu k šumu sa nerozpadne a nie je k dispozícii žiadny mŕtvy čas a obmedzenie po pulze týkajúcich sa zariadení Geiger Avalanche, ktorý je veľmi vhodný pre aplikáciu vo fototóne a je dôležitým smerom rozvoja fotónových delivíc v budúcnosti.
Čas príspevku: január-14-2025