مقدمة ، فوتون عد نوع الكشف الضوئي الانهيار الفوتون الخطي

مقدمة ، نوع عد الفوتونكاشف الضوئي الخطي الانهيار

يمكن لتكنولوجيا حساب الفوتون تضخيم إشارة الفوتون بالكامل للتغلب على ضوضاء القراءة للأجهزة الإلكترونية ، وتسجيل عدد إخراج الفوتونات من قبل الكاشف في فترة زمنية معينة باستخدام الخصائص المنفصلة الطبيعية لاتخاذ الإشارة الكهربائية للكشف عن تشعيع الضوء الضعيف ، وحساب معلومات الهدف المقاس وفقًا لقيمة مقياس الفوتون. من أجل إدراك اكتشاف الضوء الضعيف للغاية ، تمت دراسة العديد من أنواع الأدوات المختلفة ذات القدرة على اكتشاف الفوتون في مختلف البلدان. حالة ضوئية مثالية للانهيار الصلبة (APD PhotoDetector) هو جهاز يستخدم إشارات ضوء الكهروضوئية الداخلية. مقارنةً بأجهزة الفراغ ، فإن أجهزة الحالة الصلبة لها مزايا واضحة في سرعة الاستجابة ، والعدد المظلم ، واستهلاك الطاقة ، وحجم الحجم ، وحساسية المجال المغناطيسي ، وما إلى ذلك. لقد أجرى العلماء أبحاثًا استنادًا إلى تقنية التصوير الفوتون الصلبة APD.

APD جهاز الكشف الضوئيلديه وضع Geiger (GM) والوضع الخطي (LM) اثنين من وضعي العمل ، تستخدم تقنية التصوير الفوتون APD الحالية بشكل أساسي جهاز Geiger Mode APD. تتمتع أجهزة Geiger Mode APD بحساسية عالية على مستوى الفوتون المفرد وسرعة الاستجابة العالية لعشرات النانو ثانية للحصول على دقة عالية الوقت. ومع ذلك ، فإن وضع Geiger APD لديه بعض المشكلات مثل الوقت الميت الكاشف ، وكفاءة الكشف المنخفض ، والكلمة المتقاطعة البصرية الكبيرة والقرار المكاني المنخفض ، لذلك من الصعب تحسين التناقض بين معدل الكشف العالي وانخفاض معدل الإنذار الخاطئ. تعمل عدادات الفوتون التي تستند إلى أجهزة HGCDTE APD عالية الأداء شبه غير المميّزة في الوضع الخطي ، وليس لها وقت ميت وقيود على الحديث المتبادل ، وليس لها أي مسار مرتبط بوضع Geiger ، ولا تتطلب دارات إخمادها ، ودؤول في معدل الكشف عن الكشف. إنه يفتح حقل تطبيق جديد لتصوير الفوتون بالأشعة تحت الحمراء ، وهو اتجاه مهم للتطوير لأجهزة عد الفوتون ، ولديه آفاق تطبيق واسعة في الملاحظة الفلكية ، والاتصال الفضائي الحرة ، والتصوير النشط والسلبي ، والتتبع الهامش وما إلى ذلك.

مبدأ عد الفوتون في أجهزة HGCDTE APD

يمكن أن تغطي أجهزة APD PhotoDetector المستندة إلى مواد HGCDTE مجموعة واسعة من الأطوال الموجية ، ومعاملات التأين للإلكترونات والثقوب مختلفة تمامًا (انظر الشكل 1 (أ)). أنها تظهر آلية الضرب الناقل واحد داخل الطول الموجي قطع 1.3 ~ 11 ميكرون. لا توجد ضوضاء زائدة تقريبًا (مقارنة بعامل الضوضاء الزائد FSI ~ 2-3 من أجهزة Si APD و FIII-V ~ 4-5 من الأجهزة العائلية III-V (انظر الشكل 1 (ب)) ، بحيث لا تنخفض نسبة الإشارة إلى الضوضاء تقريبًا مع زيادة الكسب ، وهي مثالية مثاليةAvalanche PhotoDetector.

تين. 1 (أ) العلاقة بين نسبة معامل التأين التأين لمادة مادة الكادميوم الكادميوم والمكون X من القرص المضغوط ؛ (ب) مقارنة عامل الضوضاء الزائد F من أجهزة APD مع أنظمة مواد مختلفة

تقنية عد الفوتون هي تقنية جديدة يمكنها استخراج إشارات بصرية رقميًا من الضوضاء الحرارية عن طريق حل نبضات الإلكترون الضوئي الناتجة عن أالكاشف الضوئيبعد تلقي فوتون واحد. نظرًا لأن إشارة الإضاءة المنخفضة أكثر تشتتًا في المجال الزمني ، فإن إخراج الإشارة الكهربائية بواسطة الكاشف أمر طبيعي ومنفصل. وفقًا لهذه السمة المتمثلة في ضعف الضوء ، عادة ما تستخدم تضخيم النبض ، وتمييز النبض وتقنيات العد الرقمي للكشف عن الضوء الضعيف للغاية. تتمتع تقنية حساب الفوتون الحديثة بالعديد من المزايا ، مثل نسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية ، والتمييز العالي ، ودقة القياس العالية ، ومكافحة الانجراف الجيدة ، والاستقرار في الوقت المناسب ، ويمكن أن يخرج البيانات إلى الكمبيوتر في شكل إشارة رقمية للتحليل والمعالجة اللاحقة ، والتي لا تخضع لطرق الكشف الأخرى. في الوقت الحاضر ، تم استخدام نظام عد الفوتون على نطاق واسع في مجال القياس الصناعي والكشف عن الضوء المنخفض ، مثل البصريات غير الخطية ، والبيولوجيا الجزيئية ، والتحليل التحولي على الدقة العالية ، وقياس الضوئي الفلكي ، وقياس تلوث الغلاف الجوي ، وما إلى ذلك ، والتي ترتبط باستحواذ وتكشف عن إشارات الضوء الضعيفة. لا يوجد عدد كبير من الضوضاء الزائدة للزئبق في الكادميوم ليلورايد ، مع زيادة الكسب ، مع زيادة الكسب ، فإن نسبة الإشارة إلى الضوضاء لا تتحلل ، ولا يوجد وقت ميت وتقييد ما بعد النزول المتعلق بأجهزة Geiger Avalanche ، وهو مناسبة جدًا للتطبيق في عدد الفوتون ، وهو اتجاه تنمية مهم في مؤسسات الفوتون في المستقبل.