Cyflwyniad, math cyfrif ffotonffotodetector eirlithriad llinol
Gall technoleg cyfrif ffoton chwyddo'r signal ffoton yn llawn i oresgyn sŵn darllen dyfeisiau electronig, a chofnodi nifer yr allbwn ffotonau gan y synhwyrydd mewn cyfnod penodol o amser trwy ddefnyddio nodweddion arwahanol naturiol allbwn y synhwyrydd signal trydanol o dan arbelydru golau gwan, a chyfrifo gwybodaeth y targed mesuredig yn unol â gwerth y gwerth ffoton. Er mwyn gwireddu canfod golau hynod wan, astudiwyd llawer o wahanol fathau o offerynnau â gallu canfod ffoton mewn gwahanol wledydd. Ffotodiode Avalanche Solet State (APD Photodetector) yn ddyfais sy'n defnyddio'r signalau golau todetect effaith ffotodrydanol mewnol. O'i gymharu â dyfeisiau gwactod, mae gan ddyfeisiau cyflwr solid fanteision amlwg mewn cyflymder ymateb, cyfrif tywyll, defnydd pŵer, sensitifrwydd maes a magnetig, ac ati. Mae gwyddonwyr wedi cynnal ymchwil yn seiliedig ar dechnoleg delweddu cyfrif ffoton APD cyflwr solid.
Dyfais ffotodetector APDMae ganddo Modd Geiger (GM) a Modd Llinol (LM) dau fodd gweithio, mae'r dechnoleg delweddu cyfrif ffoton 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 degau o nanosecondau i gael cywirdeb amser uchel. Fodd bynnag, mae gan Modd Geiger APD rai problemau fel amser marw synhwyrydd, effeithlonrwydd canfod isel, croesair optegol mawr a datrysiad gofodol isel, felly mae'n anodd gwneud y gorau o'r gwrthddywediad rhwng cyfradd canfod uchel a chyfradd larwm ffug isel. Mae cownteri ffoton yn seiliedig ar ddyfeisiau APD HGCDTE uchel sydd bron yn sŵn yn gweithredu yn y modd llinellol, nid oes ganddynt amser marw a chyfyngiadau crosstalk, nid oes ganddynt ôl-pwls yn gysylltiedig â modd geiger, nid oes angen cylchedau quench arnynt, mae ganddynt ystod ddeinamig uwch-uchel, cyfradd ymateb sbectrol eang a thiwniol, a gallant fod yn annibynnol ar yr ymateb ac yn annibynnol ar yr ymateb sbectrol. Mae'n agor maes cais newydd o ddelweddu cyfrif ffoton is -goch, mae'n gyfeiriad datblygu pwysig o ddyfeisiau cyfrif ffoton, ac mae ganddo ragolygon cymwysiadau eang mewn arsylwi seryddol, cyfathrebu gofod am ddim, delweddu gweithredol a goddefol, olrhain ymylol ac ati.
Egwyddor o gyfrif ffoton mewn dyfeisiau APD HGCDTE
Gall dyfeisiau ffotodetector APD sy'n seiliedig ar ddeunyddiau HGCDTE gwmpasu ystod eang o donfeddi, ac mae cyfernodau ionization electronau a thyllau yn wahanol iawn (gweler Ffigur 1 (a)). Maent yn arddangos mecanwaith lluosi cludwr sengl o fewn y donfedd torri i ffwrdd 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 cymhareb signal-i-sŵn y dyfeisiau bron yn dirywioAvalanche Photodetector.
Ffig. 1 (a) perthynas rhwng cymhareb cyfernod ïoneiddio effaith deunydd mercwri cadmiwm telluride a chydran X o CD; (b) Cymhariaeth o ffactor sŵn gormodol f o ddyfeisiau APD â gwahanol systemau materol
Mae technoleg cyfrif ffoton yn dechnoleg newydd sy'n gallu tynnu signalau optegol yn ddigidol o sŵn thermol trwy ddatrys y corbys ffotodrydanol a gynhyrchir gan affotodetectorAr ôl derbyn ffoton sengl. Gan fod y signal golau isel wedi'i wasgaru yn fwy yn y parth amser, mae allbwn y signal trydanol gan y synhwyrydd hefyd yn naturiol ac yn arwahanol. Yn ôl y nodwedd hon o olau gwan, mae ymhelaethiad pwls, gwahaniaethu pwls a thechnegau cyfrif digidol fel arfer yn cael eu defnyddio i ganfod golau gwan iawn. Mae gan dechnoleg cyfrif ffoton modern lawer o fanteision, megis cymhareb signal-i-sŵn uchel, gwahaniaethu uchel, cywirdeb mesur uchel, gwrth-ddrifft da, sefydlogrwydd amser da, a gall allbwn data i'r cyfrifiadur ar ffurf signal digidol ar gyfer dadansoddi a phrosesu dilynol, sydd heb ei gyfateb trwy ddulliau canfod eraill. Ar hyn o bryd, defnyddiwyd y system cyfrif ffoton yn helaeth ym maes mesur diwydiannol a chanfod golau isel, megis opteg aflinol, bioleg foleciwlaidd, sbectrosgopeg cydraniad ultra-uchel, ffotometreg seryddol, mesur llygredd atmosfferig, ac ati, sy'n gysylltiedig â chaffaeliad a chanfod. Nid oes gan y ffotodetector Avalanche Mercury cadmium telluride bron unrhyw sŵn gormodol, wrth i'r enillion gynyddu, nid yw'r gymhareb signal-i-sŵn yn dadfeilio, ac nid oes amser marw a chyfyngiad ôl-pwls sy'n gysylltiedig â dyfeisiau eirlithriad geiger, sy'n addas iawn i'w gymhwyso mewn cyfrif ffoton, ac mae'n gyfrifol yn y dyfodol.
Amser Post: Ion-14-2025