Entwodiksyon, kalite konte fotonfotodetektè avalanch lineyè
Teknoloji kontaj foton ka anplifye siyal foton an nèt pou simonte bri lekti aparèy elektwonik yo, epi anrejistre kantite foton detektè a pwodui nan yon sèten peryòd tan lè l sèvi avèk karakteristik natirèl diskrè siyal elektrik detektè a anba iradyasyon limyè fèb, epi kalkile enfòmasyon sib ki mezire a dapre valè mèt foton an. Pou reyalize deteksyon limyè ki fèb anpil, yo te etidye anpil diferan kalite enstriman ki gen kapasite deteksyon foton nan divès peyi. Yon fotodyòd avalanch solid (Fotodetektè APD) se yon aparèy ki itilize efè fotoelektrik entèn pou detekte siyal limyè. Konpare ak aparèy vakyòm yo, aparèy solid-state yo gen avantaj evidan nan vitès repons, kontaj fènwa, konsomasyon enèji, volim ak sansiblite chan mayetik, elatriye. Syantis yo te fè rechèch ki baze sou teknoloji imaj kontaj foton APD solid-state.
Aparèy fotodetektè APDAvèk de mòd fonksyònman, teknoloji imaj kontaj foton APD aktyèl la sitou itilize yon aparèy APD mòd Geiger. Aparèy APD mòd Geiger yo gen yon gwo sansiblite nan nivo yon sèl foton ak yon vitès repons ki wo plizyè dizèn nanosegond pou jwenn yon presizyon tan ki wo. Sepandan, APD mòd Geiger la gen kèk pwoblèm tankou tan mò detektè, efikasite deteksyon ki ba, gwo mo kwaze optik ak rezolisyon espasyal ki ba, kidonk li difisil pou optimize kontradiksyon ki genyen ant yon gwo pousantaj deteksyon ak yon ti pousantaj fo alam. Kontè foton ki baze sou aparèy APD HgCdTe ki prèske san bri ak gwo gen fonksyone nan mòd lineyè, pa gen okenn restriksyon tan mò ak diafoni, pa gen okenn apre-pulsasyon ki asosye ak mòd Geiger, pa bezwen sikui trempe, gen yon seri dinamik ultra-wo, yon seri repons espektral laj ak reglabl, epi yo ka optimize endepandamman pou efikasite deteksyon ak pousantaj fo kontaj. Li ouvri yon nouvo domèn aplikasyon pou imaj kontaj foton enfrawouj, li se yon direksyon devlopman enpòtan pou aparèy kontaj foton, epi li gen gwo posiblite aplikasyon nan obsèvasyon astwonomik, kominikasyon nan espas lib, imaj aktif ak pasif, swiv franj, ak sou sa.
Prensip kontaj foton nan aparèy HgCdTe APD yo
Aparèy fotodetektè APD ki baze sou materyèl HgCdTe yo ka kouvri yon pakèt longèdonn, epi koyefisyan iyonizasyon elektwon ak twou yo trè diferan (gade Figi 1 (a)). Yo montre yon mekanis miltiplikasyon yon sèl transpòtè nan longèdonn koupe 1.3 ~ 11 µm. Prèske pa gen okenn bri anplis (konpare ak faktè bri anplis FSi ~ 2-3 nan aparèy Si APD yo ak FIII-V ~ 4-5 nan aparèy fanmi III-V yo (gade Figi 1 (b)), kidonk rapò siyal-bri aparèy yo prèske pa diminye ak ogmantasyon gen an, ki se yon enfrawouj ideyal.fotodetektè avalanch.
FIG. 1 (a) Relasyon ant rapò koyefisyan iyonizasyon enpak materyèl mèki kadmyòm telurid ak konpozan x nan Cd; (b) Konparezon faktè bri depase F nan aparèy APD ak diferan sistèm materyèl
Teknoloji kontaj foton se yon nouvo teknoloji ki ka ekstrè siyal optik dijitalman nan bri tèmik lè li rezoud pulsasyon fotoelektwon ki pwodui pa yon...fotodetektèapre li fin resevwa yon sèl foton. Piske siyal limyè fèb la pi dispèse nan domèn tan an, siyal elektrik detektè a bay la tou natirèl e diskrè. Selon karakteristik limyè fèb sa a, teknik anplifikasyon pulsasyon, diskriminasyon pulsasyon ak kontaj dijital yo anjeneral itilize pou detekte limyè ki fèb anpil. Teknoloji kontaj foton modèn lan gen anpil avantaj, tankou gwo rapò siyal-bri, gwo diskriminasyon, gwo presizyon mezi, bon anti-drift, bon estabilite tan, epi li ka voye done nan òdinatè a sou fòm siyal dijital pou analiz ak pwosesis ki vin apre, ki pa gen parèy ak lòt metòd deteksyon. Kounye a, sistèm kontaj foton an te lajman itilize nan domèn mezi endistriyèl ak deteksyon limyè fèb, tankou optik non lineyè, byoloji molekilè, spektroskopi ultra-wo rezolisyon, fotometri astwonomik, mezi polisyon atmosferik, elatriye, ki gen rapò ak akizisyon ak deteksyon siyal limyè fèb. Fotodetektè avalanch mèki kadmyòm telurid la prèske pa gen okenn bri anplis, lè gen an ogmante, rapò siyal-bri a pa dekonpoze, epi pa gen okenn tan mò ak restriksyon apre pulsasyon ki gen rapò ak aparèy avalanch Geiger yo, ki trè apwopriye pou aplikasyon nan kontaj foton, epi ki se yon direksyon devlopman enpòtan nan aparèy kontaj foton nan lavni.
Dat piblikasyon: 14 janvye 2025