Introducción, tipo de conteo de fotonesfotodetector de avalancha lineal
La tecnología de conteo de fotones puede amplificar completamente la señal de fotones para superar el ruido de lectura de los dispositivos electrónicos, y registrar el número de salida de fotones por el detector en un cierto período de tiempo mediante el uso de las características discretas naturales de la señal eléctrica de salida del detector bajo irradiación de luz débil, y calcule la información del objetivo medido según el valor del metro de fotones. Para realizar una detección de luz extremadamente débil, se han estudiado muchos tipos diferentes de instrumentos con capacidad de detección de fotones en varios países. Un fotodiodo de avalancha de estado sólido (Fotodetector APD) es un dispositivo que utiliza el efecto fotoeléctrico interno para determinar las señales de luz. En comparación con los dispositivos de vacío, los dispositivos de estado sólido tienen ventajas obvias en la velocidad de respuesta, el recuento oscuro, el consumo de energía, el volumen y la sensibilidad del campo magnético, etc. Los científicos han llevado a cabo investigaciones basadas en la tecnología de imágenes de imágenes de fotones APD de estado sólido.
Dispositivo de fotodetector APDTiene el modo Geiger (GM) y el modo lineal (LM) dos modos de trabajo, la tecnología actual de imágenes de contabilidad APD de fotones utiliza principalmente el dispositivo APD del modo Geiger. Los dispositivos APD del modo Geiger tienen una alta sensibilidad al nivel de fotón único y una alta velocidad de respuesta de decenas de nanosegundos para obtener una alta precisión del tiempo. Sin embargo, la APD del modo Geiger tiene algunos problemas, como el tiempo de detección de detectores, la baja eficiencia de detección, el crucigrama óptico grande y la baja resolución espacial, por lo que es difícil optimizar la contradicción entre la alta tasa de detección y la baja tasa de falsa alarma. Los contadores de fotones basados en dispositivos HGCDTE APD de alta ganancia casi no se realizan funcionan en modo lineal, no tienen tiempo muerto y restricciones de diafonía, no tienen un rango posterior a la pulso con el modo Geiger, no requieren circuitos de enfriamiento, tienen un rango de respuesta de rango dinámico, amplio y sintonizable ultra alta y se puede optimizar de forma independiente para la eficiencia de detección de detección y la tasa de recuentos falsos. Abre un nuevo campo de aplicación de imágenes de conteo de fotones infrarrojos, es una importante dirección de desarrollo de los dispositivos de conteo de fotones y tiene amplias perspectivas de aplicación en la observación astronómica, comunicación de espacio libre, imágenes activas y pasivas, seguimiento marginal, etc.
Principio de conteo de fotones en dispositivos HGCDTE APD
Los dispositivos de fotodetector APD basados en materiales HGCDTE pueden cubrir una amplia gama de longitudes de onda, y los coeficientes de ionización de los electrones y agujeros son muy diferentes (ver Figura 1 (a)). Exhiben un mecanismo de multiplicación de portador único dentro de la longitud de onda de corte de 1.3 ~ 11 µm. Casi no hay un exceso de ruido (en comparación con el exceso de factor de ruido FSI ~ 2-3 de los dispositivos SI APD y FIII-V ~ 4-5 de los dispositivos familiares III-V (ver Figura 1 (b)), de modo que la relación señal / ruido de los dispositivos casi no disminuye con el aumento de la ganancia, que es un infrarrojo idealfotodetector de avalancha.
HIGO. 1 (a) Relación entre la relación coeficiente de ionización de impacto del material telururo de cadmio de mercurio y el componente X de CD; (b) Comparación del exceso de factor de ruido F de dispositivos APD con diferentes sistemas de materiales
La tecnología de conteo de fotones es una nueva tecnología que puede extraer digitalmente las señales ópticas del ruido térmico resolviendo los pulsos de fotoelectrones generados por unfotodetectorDespués de recibir un solo fotón. Dado que la señal de poca luz está más dispersa en el dominio del tiempo, la salida de la señal eléctrica por el detector también es natural y discreta. Según esta característica de la luz débil, la amplificación del pulso, la discriminación del pulso y las técnicas de conteo digital generalmente se usan para detectar una luz extremadamente débil. La tecnología moderna de conteo de fotones tiene muchas ventajas, como una alta relación señal / ruido, alta discriminación, alta precisión de medición, buena anti-deriva, estabilidad de buen tiempo y puede generar datos a la computadora en forma de señal digital para un análisis y procesamiento posteriores, que no coincide con otros métodos de detección. En la actualidad, el sistema de conteo de fotones se ha utilizado ampliamente en el campo de la medición industrial y la detección de baja luz, como la óptica no lineal, la biología molecular, la espectroscopía de resolución ultra alta, la fotometría astronómica, la medición de la contaminación atmosférica, etc., que están relacionadas con la adquisición y la detección de señales de luz débiles. El fotodetector de fotodetores de avalanchas de Mercury Cadmium Tellurde no tiene casi un exceso de ruido, a medida que aumenta la ganancia, la relación señal / ruido no se descompone, y no hay tiempo muerto y restricción posterior a la fundición relacionada con los dispositivos Geiger Avalanche, que es muy adecuado para la aplicación en la contabilidad de fotones, y es una importante dirección de desarrollo de los dispositivos de conteo de fotones en el futuro.
Tiempo de publicación: enero-14-2025