Pengenalan, jenis pengiraan fotonpengesan foto runtuhan salji linear
Teknologi pengiraan foton boleh menguatkan sepenuhnya isyarat foton untuk mengatasi bunyi bacaan peranti elektronik, dan merekodkan bilangan output foton oleh pengesan dalam tempoh masa tertentu dengan menggunakan ciri diskret semula jadi bagi isyarat elektrik keluaran pengesan di bawah penyinaran cahaya yang lemah. , dan hitung maklumat sasaran yang diukur mengikut nilai meter foton. Untuk merealisasikan pengesanan cahaya yang sangat lemah, pelbagai jenis instrumen dengan keupayaan pengesanan foton telah dikaji di pelbagai negara. Fotodiod salji keadaan pepejal (Pengesan foto APD) ialah peranti yang menggunakan kesan fotoelektrik dalaman untuk mengesan isyarat cahaya. Berbanding dengan peranti vakum, peranti keadaan pepejal mempunyai kelebihan yang jelas dalam kelajuan tindak balas, kiraan gelap, penggunaan kuasa, kelantangan dan kepekaan medan magnet, dsb. Para saintis telah menjalankan penyelidikan berdasarkan teknologi pengiraan foton APD keadaan pepejal.
Peranti pengesan foto APDmempunyai dua mod kerja mod Geiger (GM) dan mod linear (LM), teknologi pengimejan pengiraan foton APD semasa terutamanya menggunakan peranti APD mod Geiger. Peranti APD mod Geiger mempunyai sensitiviti yang tinggi pada tahap foton tunggal dan kelajuan tindak balas tinggi berpuluh-puluh nanosaat untuk mendapatkan ketepatan masa yang tinggi. Walau bagaimanapun, APD mod Geiger mempunyai beberapa masalah seperti masa mati pengesan, kecekapan pengesanan rendah, silang kata optik besar dan resolusi spatial yang rendah, jadi sukar untuk mengoptimumkan percanggahan antara kadar pengesanan tinggi dan kadar penggera palsu yang rendah. Pembilang foton berdasarkan peranti HgCdTe APD perolehan tinggi hampir tanpa bunyi beroperasi dalam mod linear, tidak mempunyai masa mati dan sekatan crosstalk, tidak mempunyai nadi pasca yang dikaitkan dengan mod Geiger, tidak memerlukan litar pelindapkejutan, mempunyai julat dinamik ultra tinggi, lebar dan julat tindak balas spektrum boleh tala, dan boleh dioptimumkan secara bebas untuk kecekapan pengesanan dan kadar kiraan palsu. Ia membuka bidang aplikasi baharu pengimejan pengiraan foton inframerah, merupakan arah pembangunan penting peranti pengiraan foton, dan mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam pemerhatian astronomi, komunikasi ruang bebas, pengimejan aktif dan pasif, pengesanan pinggir dan sebagainya.
Prinsip pengiraan foton dalam peranti APD HgCdTe
Peranti pengesan foto APD berdasarkan bahan HgCdTe boleh meliputi pelbagai panjang gelombang, dan pekali pengionan elektron dan lubang adalah sangat berbeza (lihat Rajah 1 (a)). Mereka mempamerkan mekanisme pendaraban pembawa tunggal dalam panjang gelombang cut-off 1.3~11 µm. Hampir tiada hingar berlebihan (berbanding dengan faktor hingar berlebihan FSi~2-3 peranti Si APD dan FIII-V~4-5 peranti keluarga III-V (lihat Rajah 1 (b)), supaya isyarat- nisbah kepada-bunyi peranti hampir tidak menurun dengan peningkatan keuntungan, yang merupakan inframerah yang idealpengesan foto runtuhan salji.
Gbr. 1 (a) Hubungan antara nisbah pekali pengionan hentaman bahan telluride merkuri kadmium dan komponen x Cd; (b) Perbandingan faktor hingar berlebihan F peranti APD dengan sistem bahan yang berbeza
Teknologi pengiraan foton ialah teknologi baharu yang boleh mengekstrak isyarat optik secara digital daripada hingar terma dengan menyelesaikan denyutan fotoelektron yang dihasilkan olehpengesan fotoselepas menerima satu foton. Memandangkan isyarat cahaya malap lebih tersebar dalam domain masa, output isyarat elektrik oleh pengesan juga adalah semula jadi dan diskret. Mengikut ciri cahaya lemah ini, penguatan nadi, diskriminasi nadi dan teknik pengiraan digital biasanya digunakan untuk mengesan cahaya yang sangat lemah. Teknologi pengiraan foton moden mempunyai banyak kelebihan, seperti nisbah isyarat-ke-bunyi yang tinggi, diskriminasi yang tinggi, ketepatan pengukuran yang tinggi, anti-hanyut yang baik, kestabilan masa yang baik, dan boleh mengeluarkan data ke komputer dalam bentuk isyarat digital untuk analisis seterusnya dan pemprosesan, yang tidak dapat ditandingi oleh kaedah pengesanan lain. Pada masa ini, sistem pengiraan foton telah digunakan secara meluas dalam bidang pengukuran industri dan pengesanan cahaya rendah, seperti optik tak linear, biologi molekul, spektroskopi resolusi ultra tinggi, fotometri astronomi, pengukuran pencemaran atmosfera, dan lain-lain, yang berkaitan. kepada pemerolehan dan pengesanan isyarat cahaya yang lemah. Pengesan foto runtuhan salji merkuri kadmium telluride hampir tidak mempunyai bunyi yang berlebihan, apabila keuntungan meningkat, nisbah isyarat-ke-bunyi tidak mereput, dan tiada sekatan masa mati dan selepas nadi yang berkaitan dengan peranti runtuhan salji Geiger, yang sangat sesuai untuk aplikasi dalam pengiraan foton, dan merupakan arah pembangunan penting peranti pengiraan foton pada masa hadapan.
Masa siaran: Jan-14-2025