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光子計(jì)數(shù)原理
spad如何實(shí)現(xiàn)單光子探測(cè),此模式也稱(chēng)為蓋革模式。給spad加載使其處于擊穿態(tài)的偏置電壓vbr,熒光,并處于亞穩(wěn)態(tài)(a點(diǎn))。它將保持此狀態(tài),直到創(chuàng)建主電荷載流子。在這種情況下,信號(hào)放大作用實(shí)際上變得無(wú)限大,甚至只探測(cè)到單光子也會(huì)引起雪崩效應(yīng),從而出現(xiàn)宏觀電流脈沖(點(diǎn)a到b),之后可以通過(guò)后端所設(shè)計(jì)的電子電路輕松的探測(cè)到信號(hào)。該電路必須要限制流過(guò)器件的電流的值,以防止其*器件并能夠淬滅雪崩以使器件復(fù)位(點(diǎn)b到c)。一定時(shí)間后(死時(shí)間),偏置電壓將恢復(fù)(c點(diǎn)到a點(diǎn)),spad再次準(zhǔn)備探測(cè)單個(gè)光子。擊穿電壓的實(shí)際值取決于半導(dǎo)體材料、器件結(jié)構(gòu)和溫度等因素。對(duì)于ingaas / inp-apd來(lái)說(shuō),擊穿電壓通常約為50v。在蓋革模式下,apd的探測(cè)效率以及噪聲都取決于所加的偏置電壓。
光電二*管是一種光電探測(cè)器,能夠根據(jù)工作模式將光轉(zhuǎn)換成電流或電壓。光電二*管與普通半導(dǎo)體二*管類(lèi)似,只是它們可以暴露在外,可以通過(guò)窗口或光纖連接進(jìn)行封裝,從而使光到達(dá)器件的感光部分。許多專(zhuān)門(mén)用作光電二*管的二*管使用的是pin結(jié)而不是p-n結(jié),pin結(jié)的二*管能夠提高響應(yīng)速度。光電二*管被設(shè)計(jì)成在反向偏置電壓下工作。
高靈敏度相機(jī)是指成像器件能探測(cè)到光子數(shù)小于500個(gè),對(duì)微弱光進(jìn)行成像。高靈敏度相機(jī)可以分為進(jìn)行單光子探測(cè)的iccd,在10個(gè)光子數(shù)下有優(yōu)勢(shì)的emccd,在高分辨率高速度且高靈敏下的scmos,為降低熱噪聲提高靈敏度的制冷型ccd 。
原理目標(biāo)物體在相機(jī)的芯片上形成的每個(gè)信號(hào)都反映了投射在相機(jī)像素上的光線量。在光線較暗的情況下,該信號(hào)非常弱。高靈敏度相機(jī)內(nèi)的電子元件可增強(qiáng)較弱的信號(hào),使其能夠有效地?cái)?shù)字化并傳輸[2]。
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