Въведение, тип броене на фотониЛинеен лавински фотодетектор
Технологията за броене на фотони може напълно да усили фотонови сигнали, за да преодолее шума от отчитане на електронните устройства и да запише броя на извеждането на фотоните от детектора в определен период от време, като използва естествените дискретни характеристики на изходния електрически сигнал на детектора при слабо облъчване на светлината и да изчисли информацията на измерената цел според стойността на фотона. За да се реализира изключително слабо откриване на светлина, в различни страни са проучени много различни видове инструменти с способност за откриване на фотони. Фотодиод на лавината на твърдо състояние (APD фототектор) е устройство, което използва вътрешния фотоелектрически ефект на светлинни сигнали на Todetect. В сравнение с вакуумните устройства, твърдото устройство имат очевидни предимства в скоростта на реакция, броя на тъмнината, консумацията на енергия, обемът и чувствителността на магнитното поле и др. Учените са извършили изследвания, базирани на технологията за изображения за броене на фотони на твърдо състояние APD.
APD PhotoDetector устройствоима режим Geiger (GM) и Linear Mode (LM) Два режима на работа, актуалната технология за изображения на APD Photon Counting използва главно APD устройство Geiger Mode. APD устройствата Geiger Mode имат висока чувствителност на нивото на единичен фототон и висока скорост на реакция на десетки наносекунди, за да получат висока точност на времето. Въпреки това, Geiger Mode APD има някои проблеми като детекторно мъртво време, ниска ефективност на откриване, голяма оптична кръстословица и ниска пространствена разделителна способност, така че е трудно да се оптимизира противоречието между високата скорост на откриване и ниската фалшива скорост на алармата. Фотонните броячи, базирани на почти безмилостен HGCDTE APD устройства на HGCDTE, работят в линеен режим, нямат мъртво време и ограничения за кръстосани разходи, нямат пост-импулс, свързан с режима на Geiger, не изискват схеми на гасене, имат ултра-висок динамичен обхват, широк и настроен диапазон на реакция. Той отваря ново поле за приложение на инфрачервени изображения за преброяване на фотони, е важна посока на развитие на устройствата за броене на фотони и има широки перспективи за приложение в астрономическото наблюдение, комуникацията на свободното пространство, активното и пасивното изображение, проследяването на ресни и т.н.
Принцип на броене на фотони в HGCDTE APD устройства
APD PhotoDetector устройства, базирани на HGCDTE материали, могат да покрият широк спектър от дължини на вълната, а коефициентите на йонизация на електрони и дупки са много различни (виж фигура 1 (а)). Те проявяват един механизъм за умножение на носител в рамките на отсечената дължина на вълната от 1,3 ~ 11 µm. Почти няма излишен шум (в сравнение с излишния коефициент на шум FSI ~ 2-3 на SI APD устройства и FIII-V ~ 4-5 на III-V семейни устройства (виж Фигура 1 (б)), така че съотношението сигнал / шум на устройствата почти не намалява с увеличаването на печалбата, което е идеално инфрачервенПАЛАЛАНСКИ ФОТОДЕКТОР.
Фиг. 1 (a) връзка между коефициента на коефициент на йонизация на въздействието на материал на кадмиевия кадмий и компонент X на CD; (б) Сравнение на излишния шумен фактор F на APD устройства с различни материални системи
Технологията за броене на фотони е нова технология, която може да извлече цифрово оптични сигнали от термичен шум чрез разрешаване на фотоелектронните импулси, генерирани от aФототекторСлед получаване на един фотон. Тъй като сигналът с ниска светлина е по-диспергиран във времевата област, изходът на електрическия сигнал от детектора също е естествен и дискретен. Според тази характеристика на слабата светлина, импулсното усилване, импулсната дискриминация и техниките за цифрово броене обикновено се използват за откриване на изключително слаба светлина. Съвременната технология за броене на фотони има много предимства, като високо съотношение сигнал / шум, висока дискриминация, висока точност на измерване, добър анти-натягане, добра стабилност на времето и може да извежда данни на компютъра под формата на цифров сигнал за последващ анализ и обработка, което е несравнимо с други методи за откриване. Понастоящем системата за броене на фотони е широко използвана в областта на индустриалното измерване и откриването на ниска осветеност, като нелинейна оптика, молекулярна биология, спектроскопия с ултрависока разделителна способност, астрономическа фотометрия, измерване на атмосферното замърсяване и т.н., които са свързани с придобиването и откриването на слаби сигнали на светлината. Меркурийният кадмий Telluride Avalanche PhotoDetector има почти никакъв излишен шум, тъй като усилването се увеличава, съотношението сигнал / шум не се разпада и няма мъртво време и ограничение след пулса, свързано с устройствата на Geiger Avalanche, което е много подходящо за приложението в броенето на фотони и е важна насока на разработване на устройства за броене на фотоните.
Време за публикация: януари-14-2025