Giới thiệu, loại đếm photonPhotodetector Avalanche tuyến tính
Công nghệ đếm photon có thể khuếch đại hoàn toàn tín hiệu photon để khắc phục nhiễu đọc của các thiết bị điện tử và ghi lại số lượng đầu ra photon của máy dò trong một khoảng thời gian nhất định bằng cách sử dụng các đặc tính riêng biệt tự nhiên của tín hiệu điện đầu ra của máy dò dưới ánh sáng ánh sáng yếu và tính toán thông tin của mục tiêu đo. Để nhận ra phát hiện ánh sáng cực kỳ yếu, nhiều loại dụng cụ khác nhau có khả năng phát hiện photon đã được nghiên cứu ở nhiều quốc gia khác nhau. Một photodiode tuyết lở trạng thái rắn (Photodetector APD) là một thiết bị sử dụng hiệu ứng quang điện bên trong tín hiệu ánh sáng. So với các thiết bị chân không, các thiết bị trạng thái rắn có lợi thế rõ ràng về tốc độ phản ứng, số lượng tối, mức tiêu thụ năng lượng, khối lượng và độ nhạy từ trường, v.v. Các nhà khoa học đã thực hiện nghiên cứu dựa trên công nghệ hình ảnh đếm photon trạng thái rắn.
Thiết bị APD PhotodetectorCó chế độ Geiger (GM) và chế độ tuyến tính (LM) Hai chế độ làm việc, công nghệ hình ảnh đếm APD hiện tại chủ yếu sử dụng thiết bị APD của Geiger Mode. Các thiết bị APD của chế độ Geiger có độ nhạy cao ở mức độ photon đơn và tốc độ phản ứng cao của hàng chục nano giây để có được độ chính xác thời gian cao. Tuy nhiên, APD chế độ Geiger có một số vấn đề như thời gian chết của máy dò, hiệu quả phát hiện thấp, ô chữ quang lớn và độ phân giải không gian thấp, vì vậy rất khó để tối ưu hóa mâu thuẫn giữa tốc độ phát hiện cao và tốc độ báo động sai thấp. Các bộ đếm photon dựa trên các thiết bị APD HGCDTE có mức tăng cao gần như không vô nghĩa hoạt động ở chế độ tuyến tính, không có thời gian chết và các hạn chế xuyên âm, không có xung liên quan đến chế độ GEIGER, không yêu cầu các mạch làm mờ, có phạm vi động cực cao, phạm vi phản ứng có thể điều chỉnh được. Nó mở ra một trường ứng dụng mới của hình ảnh đếm photon hồng ngoại, là một hướng phát triển quan trọng của các thiết bị đếm photon và có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong quan sát thiên văn, giao tiếp không gian trống, hình ảnh tích cực và thụ động, theo dõi rìa, v.v.
Nguyên tắc đếm photon trong các thiết bị APD HGCDTE
Các thiết bị APD Photodetector dựa trên các vật liệu HGCDTE có thể bao gồm một loạt các bước sóng và các hệ số ion hóa của các electron và lỗ hổng rất khác nhau (xem Hình 1 (a)). Chúng thể hiện một cơ chế nhân sóng mang duy nhất trong bước sóng cắt là 1,3 ~ 11. Hầu như không có tiếng ồn dư thừa (so với yếu tố nhiễu dư FSI ~ 2-3 của các thiết bị SI APD và FIII-V ~ 4-5 của các thiết bị gia đình III-V (xem Hình 1 (b)), do đó tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm của các thiết bị gần như không giảm khi tăngAvalanche Photodetector.
QUẢ SUNG. 1 (a) Mối quan hệ giữa tỷ lệ hệ số ion hóa tác động của vật liệu cadmium telluride và thành phần X của CD; (b) So sánh hệ số nhiễu dư F của các thiết bị APD với các hệ thống vật liệu khác nhau
Công nghệ đếm photon là một công nghệ mới có thể trích xuất các tín hiệu quang học từ nhiễu nhiệt bằng cách giải quyết các xung quang điện tử được tạo ra bởi mộtPhotodetectorSau khi nhận được một photon duy nhất. Do tín hiệu ánh sáng yếu được phân tán nhiều hơn trong miền thời gian, đầu ra tín hiệu điện của máy dò cũng tự nhiên và rời rạc. Theo đặc điểm này của ánh sáng yếu, khuếch đại xung, phân biệt xung và kỹ thuật đếm kỹ thuật số thường được sử dụng để phát hiện ánh sáng cực kỳ yếu. Công nghệ đếm photon hiện đại có nhiều lợi thế, chẳng hạn như tỷ lệ nhiễu tín hiệu cao, phân biệt đối xử cao, độ chính xác đo cao, chống khô, độ ổn định thời gian tốt và có thể xuất dữ liệu vào máy tính dưới dạng tín hiệu kỹ thuật số để phân tích và xử lý tiếp theo, không khớp với các phương pháp phát hiện khác. Hiện tại, hệ thống đếm photon đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực đo lường công nghiệp và phát hiện ánh sáng yếu, như quang học phi tuyến, sinh học phân tử, quang phổ độ phân giải cực cao, trắc quang thiên văn, đo ô nhiễm khí quyển, v.v. Photodetector sercury cadmium Telluride Avalanche hầu như không có tiếng ồn quá mức, vì mức tăng tăng, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu không phân rã và không có thời gian chết và hạn chế sau xung liên quan đến các thiết bị Avalanche Geiger, rất phù hợp với ứng dụng trong các thiết bị phát triển quan trọng.
Thời gian đăng: Tháng 1-14-2025