УВОД

Уводзіны, тып падліку фатонаўЛінейная лавінны фотадэтэктар

Тэхналогія падліку фатонаў можа цалкам узмацніць сігнал фатона, каб пераадолець шум счытвання электронных прылад, а таксама зафіксаваць колькасць фатонаў выхаду дэтэктарам у пэўны перыяд часу, выкарыстоўваючы прыродныя дыскрэтныя характарыстыкі вываду дэтэктара электрычнага сігналу пры слабым апрамяненні святла і вылічыце інфармацыю пра вымяраную мэту ў адпаведнасці са значэннем фатонавага лічыльніка. Для рэалізацыі надзвычай слабага выяўлення святла ў розных краінах вывучалася мноства розных відаў інструментаў з магчымасцю выяўлення фатонаў. Фотадыёд цвёрдага стану лавіны (APD фотадэтэктар) - гэта прылада, якое выкарыстоўвае ўнутраны фотаэлектрычны эфект, які мае сігналы святла. У параўнанні з вакуумнымі прыладамі, цвёрдацельныя прылады маюць відавочныя перавагі ў хуткасці адказу, цёмнай колькасці, спажывання электраэнергіі, аб'ёму і адчувальнасці да магнітнага поля і г.д.

APD Photodetector DeviceМае два рэжымы Geiger (GM) і лінейна -рэжым (LM), у цяперашні час тэхналогія візуалізацыі APD Photon у асноўным выкарыстоўвае прыладу Geiger Mode APD. Прылады APD Geiger APD валодаюць высокай адчувальнасцю на ўзроўні аднаго фатона і высокай хуткасці рэакцыі дзясяткаў нанасекунд, каб атрымаць высокую дакладнасць часу. Аднак у рэжыме Geiger APD ёсць некаторыя праблемы, такія як дэтэктар мёртвы час, нізкая эфектыўнасць выяўлення, вялікая аптычная крыжаванка і нізкае прасторавае дазвол, таму цяжка аптымізаваць супярэчнасць паміж высокай хуткасцю выяўлення і нізкай ілжывай хуткасцю сігналізацыі. Лічыльнікі фатонаў на аснове амаль няшчасных прылад HGCDTE APD працуюць у лінейным рэжыме, не маюць мёртвых часоў і абмежаванняў на перакрыжаванні, не маюць пасля імпульсу, звязанага з рэжымам гейгера, не патрабуюць ланцугоў тушэння, маюць звышвысокі дынамічны дыяпазон, шырокі і наладжаны спектральны дыяпазон адказаў і могуць быць незалежна аптымізаванымі для эфектыўнасці выяўлення і ілжывага ўзроўню. Ён адкрывае новае поле прымянення інфрачырвонага падліку фатонаў, з'яўляецца важным напрамкам распрацоўкі прылад падліку фатонаў і мае шырокія перспектывы прымянення ў астранамічным назіранні, свабоднай прасторы, актыўнай і пасіўнай візуалізацыі, адсочванні махры і гэтак далей.

Прынцып падліку фатонаў на прыладах HGCDTE APD

Прылады фотадэтэктара APD на аснове матэрыялаў HGCDTE могуць ахопліваць шырокі спектр даўжыні хваль, а каэфіцыенты іянізацыі электронаў і адтулін вельмі розныя (гл. Малюнак 1 (а)). Яны выяўляюць адзіны механізм множання носьбіта ў межах даўжыні хвалі адсячэння 1,3 ~ 11 мкм. Практычна няма лішняга шуму (у параўнанні з лішнім фактарам шуму FSI ~ 2-3 прылад SI APD і FIII-V ~ 4-5 сямейных прылад III-V (гл. Малюнак 1 (б)), так што суадносіны сігнал-шум прылад практычна не зніжаецца з павелічэннем прыбытку, што з'яўляецца ідэальнай інфрачырвонай інфраструяваннемФотадэтэктар лавіны.

Мал. 1 (а) сувязь паміж каэфіцыентам каэфіцыента ўздзеяння іянізацыі матэрыялу Telluride ртуці кадмію і кампанентам X CD; (б) Параўнанне лішняга фактару шуму f прылад APD з рознымі матэрыяльнымі сістэмамі

Тэхналогія падліку фатонаў - гэта новая тэхналогія, якая можа лічбава вымаліць аптычныя сігналы з цеплавога шуму, вырашаючы імпульсы фотаэлектрона, атрыманыя A AфотадэтэктарПасля атрымання аднаго фатона. Паколькі сігнал нізкага святла больш рассеяны ў часовай вобласці, вывад электрычнага сігналу дэтэктарам таксама натуральны і дыскрэтны. Згодна з гэтай характарыстыкай слабага святла, ампліфікацыі імпульсу, дыскрымінацыі імпульсу і лічбавага падліку, як правіла, выкарыстоўваюцца для выяўлення надзвычай слабага святла. Сучасная тэхналогія падліку фатонаў мае мноства пераваг, такіх як высокае стаўленне да сігналу да шуму, высокая дыскрымінацыя, высокая дакладнасць вымярэнняў, добрую анты-дрыфт, стабільнасць добрага часу і могуць выводзіць дадзеныя на кампутар у выглядзе лічбавага сігналу для наступнага аналізу і апрацоўкі, што не прадугледжана іншымі метадамі выяўлення. У цяперашні час сістэма падліку фатонаў шырока выкарыстоўваецца ў галіне прамысловых вымярэнняў і выяўлення нізкага святла, такіх як нелінейная оптыка, малекулярная біялогія, ультравысокая спектраскапія, астранамічная фотаметрыя, вымярэнне забруджвання атмасферы і г.д., якія звязаны з набыццём і выяўленнем слабых святлавых сігналаў. Фотадэтэктар Avalanche Cadmium Telluride Cadmium практычна не мае лішняга шуму, па меры павелічэння ўзмацнення суадносін сігнал-шум не распадаецца, і не існуе загінулага часу і абмежавання пасля імпульсу, звязаных з прыладамі лавін Geiger, што вельмі падыходзіць для прымянення ў разліку фотона і з'яўляецца важным кірункам распрацоўкі фатонаў падліку падліку фатонаў у будучыні.