Introduzzjoni, tip ta' għadd tal-fotonifotodetector lineari valanga
It-teknoloġija tal-għadd tal-fotoni tista 'tamplifika bis-sħiħ is-sinjal tal-fotoni biex tegħleb il-ħoss tal-qari tal-apparat elettroniku, u tirreġistra n-numru ta' fotoni li joħorġu mid-ditekter f'ċertu perjodu ta 'żmien billi tuża l-karatteristiċi diskreti naturali tas-sinjal elettriku li joħroġ id-ditekter taħt irradjazzjoni tad-dawl dgħajfa , u kkalkula l-informazzjoni tal-mira mkejla skond il-valur tal-miter tal-foton. Sabiex tiġi realizzata skoperta tad-dawl estremament dgħajfa, ħafna tipi differenti ta 'strumenti b'kapaċità ta' skoperta ta 'fotoni ġew studjati f'diversi pajjiżi. Fotodijodu tal-valanga fi stat solidu (Photodetector APD) huwa apparat li juża l-effett fotoelettriku intern biex jiskopri sinjali tad-dawl. Meta mqabbel ma 'apparati tal-vakwu, apparati fi stat solidu għandhom vantaġġi ovvji fil-veloċità tar-rispons, għadd skur, konsum tal-enerġija, volum u sensittività tal-kamp manjetiku, eċċ Ix-xjentisti wettqu riċerka bbażata fuq teknoloġija tal-immaġni tal-għadd tal-fotoni APD fi stat solidu.
Apparat fotodetector APDgħandha modalità Geiger (GM) u modalità lineari (LM) żewġ modi tax-xogħol, it-teknoloġija attwali tal-immaġni tal-għadd tal-fotoni APD prinċipalment tuża l-apparat APD tal-modalità Geiger. L-apparati APD tal-mod Geiger għandhom sensittività għolja fil-livell ta 'foton wieħed u veloċità għolja ta' rispons ta 'għexieren ta' nanosekondi biex jiksbu preċiżjoni għolja tal-ħin. Madankollu, il-mod Geiger APD għandu xi problemi bħal ħin mejjet tad-ditekter, effiċjenza baxxa ta 'skoperta, tisliba ottika kbira u riżoluzzjoni spazjali baxxa, għalhekk huwa diffiċli li tiġi ottimizzata l-kontradizzjoni bejn rata għolja ta' sejbien u rata baxxa ta 'allarm falz. Il-kontaturi tal-fotoni bbażati fuq apparati HgCdTe APD ta 'qligħ għoli kważi mingħajr storbju joperaw f'modalità lineari, m'għandhomx ħin mejjet u restrizzjonijiet ta' crosstalk, m'għandhom l-ebda polz ta 'wara assoċjati mal-modalità Geiger, ma jeħtiġux ċirkwiti quench, għandhom firxa dinamika ultra-għolja, wiesgħa u firxa ta 'rispons spettrali sintonizzabbli, u tista' tiġi ottimizzata b'mod indipendenti għal effiċjenza ta 'skoperta u rata ta' għadd falza. Jiftaħ qasam ta 'applikazzjoni ġdid ta' immaġini ta 'għadd ta' fotoni infra-aħmar, huwa direzzjoni ta 'żvilupp importanti ta' apparati ta 'għadd ta' fotoni, u għandu prospetti wesgħin ta 'applikazzjoni fl-osservazzjoni astronomika, komunikazzjoni ta' spazju ħieles, immaġini attiva u passiva, traċċar tal-marġinali eċċ.
Prinċipju tal-għadd tal-fotoni f'apparati HgCdTe APD
L-apparati fotodetector APD ibbażati fuq materjali HgCdTe jistgħu jkopru firxa wiesgħa ta 'wavelengths, u l-koeffiċjenti ta' jonizzazzjoni ta 'elettroni u toqob huma differenti ħafna (ara l-Figura 1 (a)). Huma juru mekkaniżmu ta 'multiplikazzjoni ta' trasportatur wieħed fil-wavelength ta 'qtugħ ta' 1.3 ~ 11 µm. M'hemm kważi l-ebda ħoss żejjed (meta mqabbel mal-fattur ta 'storbju żejjed FSi ~ 2-3 ta' apparati Si APD u FIII-V ~ 4-5 ta 'apparati tal-familja III-V (ara Figura 1 (b)), sabiex is-sinjal- proporzjon għall-ħoss tal-apparati kważi ma jonqosx maż-żieda tal-qligħ, li huwa infra-aħmar idealiphotodetector tal-valanga.
FIG. 1 (a) Relazzjoni bejn il-proporzjon tal-koeffiċjent tal-jonizzazzjoni tal-impatt tal-materjal tat-tellurur tal-kadmju tal-merkurju u l-komponent x ta' Cd; (b) Tqabbil tal-fattur F tal-istorbju żejjed ta' apparati APD ma' sistemi materjali differenti
It-teknoloġija tal-għadd tal-fotoni hija teknoloġija ġdida li tista’ testrat b’mod diġitali sinjali ottiċi mill-istorbju termali billi ssolvi l-impulsi tal-fotoelettroni ġġenerati minnfotodetectorwara li tirċievi foton wieħed. Peress li s-sinjal ta 'dawl baxx huwa aktar imxerred fid-dominju tal-ħin, il-ħruġ tas-sinjal elettriku mid-ditekter huwa wkoll naturali u diskret. Skont din il-karatteristika ta 'dawl dgħajjef, l-amplifikazzjoni tal-polz, id-diskriminazzjoni tal-polz u t-tekniki tal-għadd diġitali huma ġeneralment użati biex jiskopru dawl estremament dgħajjef. It-teknoloġija moderna tal-għadd tal-fotoni għandha ħafna vantaġġi, bħal proporzjon għoli tas-sinjal għall-istorbju, diskriminazzjoni għolja, preċiżjoni għolja tal-kejl, kontra d-drift tajjeb, stabbiltà tajba tal-ħin, u tista 'tagħti dejta lill-kompjuter fil-forma ta' sinjal diġitali għal analiżi sussegwenti u l-ipproċessar, li huwa mhux imqabbla minn metodi oħra ta 'skoperta. Fil-preżent, is-sistema tal-għadd tal-fotoni intużat ħafna fil-qasam tal-kejl industrijali u l-iskoperta ta 'dawl baxx, bħal ottika mhux lineari, bijoloġija molekulari, spettroskopija b'riżoluzzjoni ultra-għolja, fotometrija astronomika, kejl tat-tniġġis atmosferiku, eċċ., Li huma relatati għall-akkwist u l-iskoperta ta 'sinjali tad-dawl dgħajfa. Il-fotodetector tal-valanga tat-tellurur tal-kadmju tal-merkurju m'għandu kważi l-ebda ħoss żejjed, peress li l-qligħ jiżdied, il-proporzjon tas-sinjal għall-istorbju ma jitmermx, u m'hemm l-ebda ħin mejjet u restrizzjoni ta 'wara l-polz relatata mal-apparati tal-valanga Geiger, li hija adattata ħafna għal applikazzjoni fl-għadd tal-fotoni, u hija direzzjoni ta 'żvilupp importanti ta' tagħmir għall-għadd tal-fotoni fil-futur.
Ħin tal-post: Jan-14-2025