Úvod, typ počítání fotonůLineární lavina fotodetektor
Technologie počítání fotonů může plně zesílit fotonový signál k překonání šumu odečítacího čtení elektronických zařízení a zaznamenat počet fotonů výstupem detektorem v určité době pomocí přirozených diskrétních charakteristik elektrického signálu detektoru pod slabým světlem a vypočítat informace o měřeném cíli podle hodnoty fotonového měřiče. Za účelem realizace extrémně slabé detekce světla bylo v různých zemích studováno mnoho různých druhů nástrojů se schopností detekce fotonu. Photodiode v pevném stavu laviny (APD fotodetektor) je zařízení, které používá interní fotoelektrický efekt todetek světelných signálů. Ve srovnání s vakuovými zařízeními mají zařízení v pevném státě zjevné výhody v rychlosti odezvy, počtu tmavých, spotřeby energie, objemu a citlivosti na magnetické pole atd. Vědci provedli výzkum založený na technologii zobrazování fotonů v pevném stavu.
Zařízení APD fotodetektorMá režim Geigeru (GM) a lineární režim (LM) dva pracovní režimy, současná technologie pro počítání fotonů APD využívá hlavně zařízení APD režimu Geiger. Zařízení APD geigeru má vysokou citlivost na úrovni jediného fotonu a vysoké rychlosti odezvy desítek nanosekund, aby se získala nejvyšší přesnost. Geigerový režim APD však má některé problémy, jako je mrtvá doba detektoru, nízká účinnost detekce, velká optická křížovka a nízké prostorové rozlišení, takže je obtížné optimalizovat rozpor mezi vysokou mírou detekce a nízkou rychlostí falešného poplachu. Fotonové čítače založené na téměř nezklamaných zařízeních s vysokým ziskem HGCDTE pracují v lineárním režimu, nemají mrtvý čas a omezení přeslechu, nemají post-pulz spojené s geigerovým režimem, nevyžadují obvody s ukončením a nepravdivé hodnoty a nepravdivé počty míry mohou být nezávislým optimalizovaným pro detekci a nepravdivé počty. Otevírá nové pole aplikace infračerveného zobrazování fotonů, je důležitým směrem vývoje zařízení pro počítání fotonů a má široké vyhlídky na aplikaci při astronomickém pozorování, komunikaci ve volném prostoru, aktivním a pasivním zobrazováním, okrajovém sledování atd.
Princip počítání fotonů v zařízeních HGCDTE APD
Zařízení APD fotodetektory založená na materiálech HGCDTE mohou pokrýt širokou škálu vlnových délek a ionizační koeficienty elektronů a děr jsou velmi odlišné (viz obrázek 1 (a)). Vykazují mechanismus multiplikace jednoho nosiče v mezní vlnové délce 1,3 ~ 11 µm. Neexistuje téměř žádný nadbytečný šum (ve srovnání s nadbytkem šumového faktoru FSI ~ 2-3 zařízení SI APD a fiii-V ~ 4-5 rodinných zařízení III-V (viz obrázek 1 (b)), takže poměr signálu k šumu téměř ne klesá se zvýšením zisku, což je ideální infrared infraredA laviny fotodetektor.
Obr. 1 (a) Vztah mezi poměrem koeficientu ionizace nárazu materiálu teluridu kadmia rtuti a složkou X CD; b) Porovnání nadměrného hluku faktoru F zařízení APD s různými materiálovými systémy
Technologie počítání fotonů je nová technologie, která může digitálně extrahovat optické signály z tepelného šumu vyřešením pulzů fotoelektronu generovaných afotodetektorPo obdržení jediného fotonu. Protože signál s nízkým osvětlením je v časové doméně rozptýlen, je výstup elektrického signálu detektorem také přirozený a diskrétní. Podle této charakteristiky slabého světla se k detekci extrémně slabého světla obvykle používají amplifikace pulsů, diskriminace pulsu a digitálního počítání. Technologie moderního počítání fotonů má mnoho výhod, jako je vysoký poměr signál-šum, vysoká diskriminace, vysoká přesnost měření, dobrá anti-drifta, stabilita dobré času a může vydávat data do počítače ve formě digitálního signálu pro následnou analýzu a zpracování, což je bezkonkurenční metodami detekce. V současné době byl systém počítání fotonů široce používán v oblasti průmyslového měření a detekce nízkého osvětlení, jako je nelineární optika, molekulární biologie, spektroskopie s ultra vysokou rozlišení, astronomická fotometrie, měření atmosférického znečištění atd., Které souvisí s získáváním a detekcí slabých světelných signálů. Fotodetektor lavinového lavidu rtuť kadmia nemá téměř žádný nadměrný hluk, jak se zvyšuje zisk, poměr signálu k šumu se nerozpadne a v budoucnu neexistuje žádný mrtvý čas a omezení po pulsu v budoucnu, což je v budoucnu důležitou směr vývoje počítačů s počítacím počítačem.
Čas příspěvku: leden-14-2025