Cyflwyniad, math cyfrif ffotonauffotosynhwyrydd eirlithriadau llinol
Gall technoleg cyfrif ffotonau ymhelaethu'r signal ffoton yn llawn i oresgyn sŵn darllen dyfeisiau electronig, a chofnodi nifer y ffotonau a allbwnir gan y synhwyrydd mewn cyfnod penodol o amser trwy ddefnyddio nodweddion arwahanol naturiol signal trydanol allbwn y synhwyrydd o dan arbelydru golau gwan, a chyfrifo gwybodaeth y targed a fesurwyd yn ôl gwerth y mesurydd ffoton. Er mwyn gwireddu canfod golau gwan iawn, mae llawer o wahanol fathau o offerynnau â gallu canfod ffotonau wedi'u hastudio mewn gwahanol wledydd. Ffotodeuod eirlithriad cyflwr solet (Ffotosynhwyrydd APD) yw dyfais sy'n defnyddio'r effaith ffotodrydanol fewnol i ganfod signalau golau. O'i gymharu â dyfeisiau gwactod, mae gan ddyfeisiau cyflwr solid fanteision amlwg o ran cyflymder ymateb, cyfrif tywyllwch, defnydd pŵer, cyfaint a sensitifrwydd maes magnetig, ac ati. Mae gwyddonwyr wedi cynnal ymchwil yn seiliedig ar dechnoleg delweddu cyfrif ffotonau APD cyflwr solid.
Dyfais ffotosynhwyrydd APDMae gan y dechnoleg delweddu modd Geiger (GM) a modd llinol (LM) ddau ddull gweithio, ac mae'r dechnoleg delweddu cyfrif ffotonau APD gyfredol yn defnyddio dyfais APD modd Geiger yn bennaf. Mae gan ddyfeisiau APD modd Geiger sensitifrwydd uchel ar lefel ffoton sengl a chyflymder ymateb uchel o ddegau o nanoeiliadau i gael cywirdeb amser uchel. Fodd bynnag, mae gan APD modd Geiger rai problemau megis amser marw'r synhwyrydd, effeithlonrwydd canfod isel, croesair optegol mawr a datrysiad gofodol isel, felly mae'n anodd optimeiddio'r gwrthddywediad rhwng cyfradd canfod uchel a chyfradd larwm ffug isel. Mae cownteri ffotonau sy'n seiliedig ar ddyfeisiau APD HgCdTe bron yn ddi-sŵn ac yn ennill uchel yn gweithredu mewn modd llinol, nid oes ganddynt unrhyw gyfyngiadau amser marw a chroestalk, nid oes ganddynt ôl-bwls sy'n gysylltiedig â modd Geiger, nid oes angen cylchedau diffodd arnynt, mae ganddynt ystod ddeinamig uwch-uchel, ystod ymateb sbectrol eang a thiwnadwy, a gellir eu optimeiddio'n annibynnol ar gyfer effeithlonrwydd canfod a chyfradd cyfrif ffug. Mae'n agor maes cymhwysiad newydd o ddelweddu cyfrif ffotonau is-goch, mae'n gyfeiriad datblygu pwysig ar gyfer dyfeisiau cyfrif ffotonau, ac mae ganddo ragolygon cymhwysiad eang mewn arsylwi seryddol, cyfathrebu gofod rhydd, delweddu gweithredol a goddefol, olrhain ymylol ac yn y blaen.
Egwyddor cyfrif ffotonau mewn dyfeisiau APD HgCdTe
Gall dyfeisiau ffotosynhwyrydd APD yn seiliedig ar ddeunyddiau HgCdTe gwmpasu ystod eang o donfeddi, ac mae cyfernodau ïoneiddio electronau a thyllau yn wahanol iawn (gweler Ffigur 1 (a)). Maent yn arddangos mecanwaith lluosi cludwr sengl o fewn y donfedd torri o 1.3 ~ 11 µm. Nid oes bron unrhyw sŵn gormodol (o'i gymharu â'r ffactor sŵn gormodol FSi ~ 2-3 o ddyfeisiau Si APD a FIII-V ~ 4-5 o ddyfeisiau teulu III-V (gweler Ffigur 1 (b)), fel nad yw'r gymhareb signal-i-sŵn o'r dyfeisiau bron yn dirywio gyda chynnydd yr enillion, sy'n is-goch delfrydol.ffotosynhwyrydd eirlithriadau.
FFIG. 1 (a) Perthynas rhwng cymhareb cyfernod ïoneiddio effaith deunydd telwrid cadmiwm mercwri a chydran x o Cd; (b) Cymhariaeth o ffactor sŵn gormodol F dyfeisiau APD â systemau deunydd gwahanol
Mae technoleg cyfrif ffotonau yn dechnoleg newydd a all echdynnu signalau optegol yn ddigidol o sŵn thermol trwy ddatrys y pylsau ffotoelectron a gynhyrchir gan affotosynhwyryddar ôl derbyn un ffoton. Gan fod y signal golau isel wedi'i wasgaru'n fwy yn y parth amser, mae'r signal trydanol a allbwnir gan y synhwyrydd hefyd yn naturiol ac yn arwahanol. Yn ôl y nodwedd hon o olau gwan, defnyddir technegau ymhelaethu pwls, gwahaniaethu pwls a chyfrif digidol fel arfer i ganfod golau gwan iawn. Mae gan dechnoleg cyfrif ffoton fodern lawer o fanteision, megis cymhareb signal-i-sŵn uchel, gwahaniaethu uchel, cywirdeb mesur uchel, gwrth-ddrifft da, sefydlogrwydd amser da, a gall allbynnu data i'r cyfrifiadur ar ffurf signal digidol ar gyfer dadansoddi a phrosesu dilynol, nad yw'n cael ei gyfateb gan ddulliau canfod eraill. Ar hyn o bryd, mae'r system gyfrif ffoton wedi'i defnyddio'n helaeth ym maes mesur diwydiannol a chanfod golau isel, megis opteg anlinellol, bioleg foleciwlaidd, sbectrosgopeg cydraniad uwch-uchel, ffotometreg seryddol, mesur llygredd atmosfferig, ac ati, sy'n gysylltiedig â chaffael a chanfod signalau golau gwan. Nid oes gan y ffotosynhwyrydd eirlithriad mercwri cadmiwm tellurid bron unrhyw sŵn gormodol, wrth i'r ennill gynyddu, nid yw'r gymhareb signal-i-sŵn yn pydru, ac nid oes cyfyngiad amser marw na chyfyngiad ôl-bwls sy'n gysylltiedig â dyfeisiau eirlithriad Geiger, sy'n addas iawn i'w gymhwyso mewn cyfrif ffotonau, ac mae'n gyfeiriad datblygu pwysig ar gyfer dyfeisiau cyfrif ffotonau yn y dyfodol.
Amser postio: 14 Ionawr 2025