Вовед, тип на броење фотонилинеарен фотодетектор за лавина
Технологијата за броење фотони може целосно да го засили фотонскиот сигнал за да се надмине бучавата за отчитување на електронските уреди и да го сними бројот на фотони излезени од детекторот во одреден временски период со користење на природните дискретни карактеристики на излезниот електричен сигнал на детекторот при слаба светлина зрачење , и пресметајте ги информациите за измерената цел според вредноста на фотонометарот. Со цел да се реализира детекција на екстремно слаба светлина, многу различни видови инструменти со способност за детекција на фотони се проучувани во различни земји. Лавинска фотодиода со цврста состојба (APD фотодетектор) е уред кој користи внатрешен фотоелектричен ефект за откривање светлосни сигнали. Во споредба со вакуумските уреди, уредите во цврста состојба имаат очигледни предности во брзината на одговорот, бројот на темни, потрошувачката на енергија, чувствителноста на волуменот и магнетното поле итн.
АПД фотодетектор уредима режим на Гајгер (GM) и линеарен режим (LM) два работни режими, сегашната технологија за сликање за броење фотони APD главно користи уред за APD на режимот Гајгер. Уредите за APD на режимот Гајгер имаат висока чувствителност на ниво на еден фотон и голема брзина на одговор од десетици наносекунди за да се добие голема точност на времето. Сепак, APD на режимот Гајгер има некои проблеми како што се мртвото време на детекторот, ниската ефикасност на откривање, големиот оптички крстозбор и малата просторна резолуција, па затоа е тешко да се оптимизира контрадикторноста помеѓу високата стапка на откривање и ниската стапка на лажни аларми. Фотонските бројачи базирани на речиси бесшумни уреди со висока добивка HgCdTe APD работат во линеарен режим, немаат мртво време и ограничувања за разговор, немаат пост-пулс поврзан со режимот Гајгер, не бараат кола за гаснење, имаат ултра висок динамички опсег, широк и прилагодлив опсег на спектрален одговор, и може независно да се оптимизира за ефикасност на откривање и стапка на лажно броење. Отвора ново апликативно поле за сликање со инфрацрвено броење фотони, е важна насока за развој на уредите за броење фотони и има широки можности за примена во астрономското набљудување, комуникацијата со слободен простор, активно и пасивно снимање, следење на раб и така натаму.
Принцип на броење фотони во HgCdTe APD уреди
АПД фотодетекторските уреди базирани на материјали HgCdTe можат да покриваат широк опсег на бранови должини, а коефициентите на јонизација на електроните и дупките се многу различни (види Слика 1 (а)). Тие покажуваат механизам за множење со еден носител во рамките на брановата должина од 1,3-11 μm. Речиси нема вишок шум (во споредба со факторот на вишок на бучава FSi~2-3 на уредите Si APD и FIII-V~4-5 од уредите од семејството III-V (види Слика 1 (б)), така што сигналот Односот спрема шумот на уредите речиси и да не опаѓа со зголемувањето на засилувањето, што е идеално инфрацрвенофотодетектор за лавина.
Сл. 1 (а) Врска помеѓу односот на коефициентот на јонизација на ударот на материјалот од жива кадмиум телурид и компонентата x од Cd; (б) Споредба на вишокот фактор на бучава F на APD уреди со различни системи на материјали
Технологијата за броење фотони е нова технологија која може дигитално да извлече оптички сигнали од топлинскиот шум со решавање на фотоелектронските импулси генерирани одфотодетекторпо добивањето на еден фотон. Бидејќи сигналот при слаба осветленост е повеќе дисперзиран во временскиот домен, излезниот електричен сигнал од детекторот е исто така природен и дискретен. Според оваа карактеристика на слаба светлина, пулсот засилување, пулсот дискриминација и дигитално броење техники обично се користат за откривање на исклучително слаба светлина. Модерната технологија за броење фотони има многу предности, како што се висок сооднос сигнал-шум, висока дискриминација, висока прецизност на мерењето, добар анти-дрифт, добра временска стабилност и може да емитува податоци на компјутерот во форма на дигитален сигнал за последователна анализа и обработка, која е неспоредлива со другите методи за откривање. Во моментов, системот за броење фотони е широко користен во областа на индустриско мерење и детекција при слаба осветленост, како што се нелинеарна оптика, молекуларна биологија, спектроскопија со ултра висока резолуција, астрономска фотометрија, мерење на атмосферското загадување итн., кои се поврзани за стекнување и откривање на слаби светлосни сигнали. Фотодетекторот за лавина жива кадмиум телурид речиси и да нема вишок бучава, како што засилувањето се зголемува, односот сигнал-шум не се распаѓа и нема мртво време и постпулсно ограничување поврзано со уредите за лавина Гајгер, што е многу погодно за примена во броење фотони, и е важна развојна насока на уредите за броење фотони во иднина.
Време на објавување: Јан-14-2025