A ДЕТЕКТОР ФОТООН-а (СПД)је напредни фотодетектор који може да открије појединачне фотоне - најмања могућа јединица светлости . ови детектори су критични у апликацијама гдеИзузетно низак ниво светлостимора се мерити саВисока прецизност и осетљивост.
Дефиниција
A Једнократни детектор фотонаје уређај који региструје долазак апојединачни фотони претвара га у анелектрични сигнал(обично пулс) . дизајниран је да ради са изузетно ниским буком (тамне бројеве) и високу квантну ефикасност, чак и под веома слабим оптичким сигналима .
Врсте појединих фотонски детектори
| Уписати | Распон материјала / таласне дужине | Белешке |
|---|---|---|
| СПАД (једно-фотона лавина диода) | Си (видљиво), Ингаас (НИР) | Компактна, мала снага, широко се користи |
| СНСПД (Суперцондуцтинг Нановире) | НБН, ВСИ (УВ то телеком) | Ултра брзо, ултра-ниска бука, криогени |
| ПМТ (фотомултиплиер цев) | Стаклена вакуумска цев (УВ-Вис) | Висок добитак, велики простор, крхки |
| АПД (Аваланцхе фотодиоде)У Геигер режиму | Си, ингаас | Ограничени динамички распон |
| ТЕС (сензор транзиције) | Суперпроводни болометар | Фотон-број - решавање, криогени |
Како то функционише (пример СПАД)
СПД је уназад пристрасан изнад њеПоломљени напон.
Један фотон покреће анЛавина множење, Стварање великог струје .
Уређај јеугашен(Ресетовање) након догађаја да бисте открили следећи фотон .
Кључни параметри
| Параметар | Опис |
|---|---|
| Осетљивост на таласну дужину | Зависи од материјала (си: 400-1000 нм, ингаас: 950-1650 нм) |
| Квантна ефикасност (КЕ) | Fraction of incident photons that generate a signal (often >70%) |
| Брзина тамног броја (ДЦР) | Лажне бројеве у секунди због топлотне буке (што ниже<1 cps in SNSPDs) |
| Временски живац | Временска несигурност у откривању (10 ПС до 100 ПС) |
| Мртва време | Време опоравка након детекције (10 НС до неколико μС) |
| Резолуција фотона | Неке врсте попут ТЕС-а могу решити број откривених фотона |
Пример спецификација (Ингаас СПАД за 1550 нм)
| Параметар | Вредност |
|---|---|
| Опсег таласне дужине | 900-1700 НМ |
| Ке | ~ 20% на 1550 нм |
| ДЦР | <1000 counts/sec |
| Временски живац | <200 ps |
| Мртва време | ~10–50 μs |
| Излаз | ТТЛ / ЕЦЛ пулс |
Апликације
| Примена | Зашто је потребан СПД |
|---|---|
| Квантна дистрибуција кључа (ККД) | Захтева откривање појединачних фотона за сигурну шифровање |
| Лидар / временски лет | Омогућује прецизно 3Д снимање са ниским рефлексијом |
| Животни век флуоресценције (ФЛИМ) | Открива појединачне флуоресцентне фотона |
| Астрономија / свемирски телескопи | Открива слабо светло од удаљених предмета |
| Биомедицинско снимање (Е . г ., кућни љубимац) | Користи се у броју фотона за молекуларне слике |
| Оптичко квантно рачунање | Потребан за једнополне логичке капије и очитавање |
Предности
Екстремна осетљивост- Може да открије један фотон .
Висока темпорална резолуција- одлично за временски повезани мерења .
Ниска бука (са хлађењем / СНСПД)- Идеално за прецизне апликације .
Скалабилан- Доступно у низовима за снимање и лидар .
Ограничења
| Издати | Утицај |
|---|---|
| Тамне бројеве | Лажни позитивни, посебно на собној температури |
| Мртва време | Ограничава максималну брзину бројања |
| Потребно је хлађење | Посебно за СНСПД и ТЕС (често криогене) |
| Ограничени динамички распон | Није идеалан за јаке сигнале |
Резиме
| Значајка | Вредност |
|---|---|
| Функција | Открива појединачне фотоне и ствара електричне импулсе |
| Осетљивост на таласну дужину | Зависи од материјала (УВ-телеком) |
| Уобичајене врсте | СПАД, СНСПД, ПМТ, ТЕС |
| Кључне апликације | Куантум оптика, Лидар, науке о животу, астрономија |
| Режим детекције | Бројање фотона, временски повезани мерења |