Uvod, vrsta štetja fotonovLinearni fotodetektor plazov
Tehnologija štetja fotonov lahko v celoti poveča fotonski signal za premagovanje odčitavanja hrupa elektronskih naprav in zabeleži število fotonov, ki jih izhodi detektorja v določenem obdobju z uporabo naravnih diskretnih značilnosti izhodnega električnega signala detektorja pod šibkim obsevanjem svetlobe izračuna in podatke izmerjenega cilja v skladu z vrednostjo fotona. Da bi uresničili izjemno šibko odkrivanje svetlobe, so v različnih državah preučevali številne različne vrste instrumentov z zmogljivostjo odkrivanja fotonov. Trdna država plazova fotodioda (APD fotodetektor) je naprava, ki uporablja notranje fotoelektrične učinke, ki zanašajo svetlobne signale. V primerjavi z vakuumskimi napravami imajo naprave v trdnem stanju očitne prednosti pri hitrosti odziva, temnega števila, porabe energije, volumnu in občutljivosti magnetnega polja itd. Znanstveniki so izvedli raziskave, ki temeljijo na tehnologiji slikanja fotografij APD s trdnim stanjem APD.
APD fotodetektorska napravaima dva načina delovnega načina Geiger (GM) in linearni način (LM), trenutna tehnologija za slikanje fotografij APD Photon Comping v glavnem uporablja napravo Geiger Mode APD. Naprave APD načina Geiger imajo visoko občutljivost na ravni posameznega fotona in visoko hitrost odziva na desetine nanosekund, da dosežejo dolgotrajno natančnost. Vendar ima GEIGER MODE APD nekatere težave, kot so mrtvi čas detektorja, nizka učinkovitost zaznavanja, velika optična križanca in nizka prostorska ločljivost, zato je težko optimizirati protislovje med visoko stopnjo odkrivanja in nizko hitrostjo napačnega alarma. Fotonski števci, ki temeljijo na napravi HGCDTE APD z visokim nizom, ki niso v linearnem načinu, nimajo mrtvega časa in omejitve za krivo, nimajo post-impulza, povezanih z načinom geigerja, ne potrebujejo gašenja, imajo zelo visoko dinamično območje, širok in utemeljitev spektralnega območja in lahko se samostojno optimizirajo za učinkovitost zaznavanja do zaznavanja. Odpira novo aplikacijsko polje infrardečega slikanja s fotonom, je pomembna razvojna smer naprav za štetje fotonov in ima široke možnosti uporabe pri astronomskem opazovanju, komunikaciji s prostim prostorom, aktivnim in pasivnim slikanjem, sledenjem obrob in tako naprej.
Načelo štetja fotonov v napravah HGCDTE APD
APD fotodetektorske naprave, ki temeljijo na materialih HGCDTE, lahko pokrivajo široko paleto valovnih dolžin, ionizacijski koeficienti elektronov in lukenj pa so zelo različni (glej sliko 1 (a)). Imajo en sam mehanizem za množenje nosilcev znotraj mejne valovne dolžine 1,3 ~ 11 µm. Skoraj ni presežka hrupa (v primerjavi z odvečnim faktorjem hrupa FSI ~ 2-3 naprav Si APD in FIII-V ~ 4-5 družinskih naprav III-V (glej sliko 1 (b)), tako da razmerje med signalom in šumom skoraj ne upada s povečanjem dobička, ki je idealna infrardečaPhotodetektor plazov.
Fig. 1 (a) Razmerje med koeficientom ionizacije udarca materiala kadmijevega telurida živega srebra in komponento X CD; (b) Primerjava odvečnega faktorja hrupa F naprav APD z različnimi materialnimi sistemi
Tehnologija štetja fotonov je nova tehnologija, ki lahko digitalno pridobiva optične signale iz toplotnega hrupa z reševanjem fotoelektronskih impulzov, ki jih ustvari afotodetektorPo prejemu enega samega fotona. Ker je signal šibke svetlobe bolj razpršen v časovni domeni, je izhod električnega signala s strani detektorja tudi naraven in diskreten. V skladu s to značilnostjo šibke svetlobe se za zaznavanje izjemno šibke svetlobe običajno uporabljajo impulzna amplifikacija, diskriminacija impulza in digitalno štetje. Sodobna tehnologija za štetje fotonov ima številne prednosti, kot so visoko razmerje med signalom in šumom, visoka diskriminacija, visoka meritve natančnosti, dobra protizakonska stabilnost, stabilnost v dobrem času in lahko v računalniku iznaša podatke v obliki digitalnega signala za naknadno analizo in obdelavo, ki jih druge metode odkrivanja ne naredijo. Trenutno se sistem za štetje fotonov pogosto uporablja na področju industrijske merjenja in odkrivanja slabe svetlobe, kot so nelinearna optika, molekularna biologija, ultra-visoka ločljiva spektroskopija, astronomska fotometrija, merjenje onesnaževanja v atmosferi itd. Fotodetektor kadmijevega kadmija Telluride Telluride skoraj nima odvečnega hrupa, saj se dobiček povečuje, razmerje med signalom in šumom ne propada in ni mrtvega časa in omejitve po impulzu, povezanih z napravi Geiger Avalanche, kar je zelo primerno za uporabo pri štetju fotona in je pomembna usmerjenost fotona v prihodnosti.
Čas objave: januar-14-2025