הקדמה, פאָטאָן קאַונטינג טיפּ לינעאַר לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר

הקדמה, פאָטאָן קאַונטינג טיפּלינעאַר לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר

פאָטאָן קאַונטינג טעכנאָלאָגיע קענען גאָר פאַרגרעסערן די פאָטאָן סיגנאַל צו באַקומען די רידאַוט ראַש פון עלעקטראָניש דעוויסעס, און רעקאָרדירן די נומער פון פאָטאָנס רעזולטאַט דורך די דעטעקטער אין אַ זיכער צייט דורך ניצן די נאַטירלעך דיסקרעטע קעראַקטעריסטיקס פון די דעטעקטאָר רעזולטאַט ילעקטריקאַל סיגנאַל אונטער שוואַך ליכט יריידייישאַן. , און רעכענען די אינפֿאָרמאַציע פון ​​די געמאסטן ציל לויט די ווערט פון די פאָטאָן מעטער. אין סדר צו פאַרשטיין גאָר שוואַך ליכט דיטעקשאַן, פילע פאַרשידענע מינים פון ינסטראַמאַנץ מיט פאָטאָן דיטעקשאַן פיייקייט האָבן שוין געלערנט אין פאַרשידן לענדער. א האַרט שטאַט לאַווינע פאָטאָדיאָדע (APD פאָטאָדעטעקטאָר) איז אַ מיטל וואָס ניצט די ינערלעך פאָטאָעלעקטריק ווירקונג צו דעטעקט ליכט סיגנאַלז. קאַמפּערד מיט וואַקוום דעוויסעס, האַרט-שטאַט דעוויסעס האָבן קלאָר ווי דער טאָג אַדוואַנטידזשיז אין ענטפער גיכקייַט, פינצטער ציילן, מאַכט קאַנסאַמשאַן, באַנד און מאַגנעטיק פעלד סענסיטיוויטי, אאז"ו ו. ססיענטיסץ האָבן דורכגעקאָכט פאָרשונג באזירט אויף האַרט-שטאַט אַפּד פאָטאָן קאַונטינג ימאַגינג טעכנאָלאָגיע.

אַפּד פאָטאָדעטעקטאָר מיטלהאט געיגער מאָדע (גם) און לינעאַר מאָדע (לם) צוויי ארבעטן מאָדעס, די קראַנט אַפּד פאָטאָן קאַונטינג ימאַגינג טעכנאָלאָגיע ניצט דער הויפּט געיגער מאָדע אַפּד מיטל. Geiger מאָדע APD דעוויסעס האָבן אַ הויך סענסיטיוויטי אויף דער מדרגה פון איין פאָטאָן און הויך ענטפער גיכקייַט פון טענס פון נאַנאָסעקאָנדס צו באַקומען הויך צייט אַקיעראַסי. אָבער, Geiger מאָדע APD האט עטלעכע פראבלעמען אַזאַ ווי דעטעקטאָר טויט צייט, נידעריק דיטעקשאַן עפעקטיווקייַט, גרויס אָפּטיש קראָסווערד און נידעריק ספּיישאַל האַכלאָטע, אַזוי עס איז שווער צו אַפּטאַמייז די סטירע צווישן הויך דיטעקשאַן קורס און נידעריק פאַלש שרעק קורס. פאָטאָן קאָונטערס באזירט אויף כּמעט-נויזלעסס הויך-געווינס HgCdTe APD דעוויסעס אַרבעטן אין לינעאַר מאָדע, האָבן קיין טויט צייט און קראָססטאַלק ריסטריקשאַנז, האָבן קיין פּאָסט-פּולס פֿאַרבונדן מיט Geiger מאָדע, טאָן ניט דאַרפן שטיל סערקאַץ, האָבן הינטער-הויך דינאַמיש קייט, ברייט און טונאַבלע ספּעקטראַל ענטפער קייט, און קענען זיין ינדיפּענדאַנטלי אָפּטימיזעד פֿאַר דיטעקשאַן עפעקטיווקייַט און פאַלש ציילן קורס. עס אָפּענס אַ נייַע אַפּלאַקיישאַן פעלד פון ינפרערעד פאָטאָן קאַונטינג ימאַגינג, איז אַ וויכטיק אַנטוויקלונג ריכטונג פון פאָטאָן קאַונטינג דעוויסעס, און האט ברייט אַפּלאַקיישאַן פּראַספּעקס אין אַסטראַנאַמיקאַל אָבסערוואַציע, פריי פּלאַץ קאָמוניקאַציע, אַקטיוו און פּאַסיוו ימידזשינג, פרינדזש טראַקינג און אַזוי אויף.

פּרינציפּ פון פאָטאָן קאַונטינג אין HgCdTe APD דעוויסעס

APD פאָטאָדעטעקטאָר דעוויסעס באזירט אויף HgCdTe מאַטעריאַלס קענען דעקן אַ ברייט קייט פון ווייוולענגטס, און די ייאַנאַזיישאַן קאָואַפישאַנץ פון עלעקטראָנס און האָלעס זענען זייער אַנדערש (זען פיגורע 1 (אַ)). זיי ויסשטעלונג אַ איין טרעגער קייפל מעקאַניזאַם אין די דורכשניט-אַוועק ווייוולענגט פון 1.3 ~ 11 μם. עס איז כּמעט קיין וידעפדיק ראַש (קאַמפּערד מיט די וידעפדיק ראַש פאַקטאָר FSi~2-3 פון Si APD דעוויסעס און FIII-V~4-5 פון III-V משפּחה דעוויסעס (זען פיגורע 1 (ב)), אַזוי אַז די סיגנאַל- צו-ראַש פאַרהעלטעניש פון די דעוויסעס כּמעט נישט אַראָפּגיין מיט די פאַרגרעסערן פון געווינען, וואָס איז אַן אידעאל ינפרערעדלאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר.

FIG. 1 (אַ) שייכות צווישן די פּראַל ייאַנאַזיישאַן קאָואַפישאַנט פאַרהעלטעניש פון קוועקזילבער קאַדמיום טעללורידע מאַטעריאַל און קאָמפּאָנענט X פון סי; (ב) פאַרגלייַך פון וידעפדיק ראַש פאַקטאָר F פון אַפּד דעוויסעס מיט פאַרשידענע מאַטעריאַל סיסטעמען

פאָטאָן קאַונטינג טעכנאָלאָגיע איז אַ נייַע טעכנאָלאָגיע וואָס קענען דידזשאַטאַלי עקסטראַקט אָפּטיש סיגנאַלז פון טערמאַל ראַש דורך ריזאַלווינג די פאָטאָעלעקטראָן פּאַלסיז דזשענערייטאַד דורך אַפאָטאָדעטעקטאָרנאָך באקומען אַ איין פאָטאָן. זינט די נידעריק-ליכט סיגנאַל איז מער דיספּערסט אין די צייט פעלד, די עלעקטריקאַל סיגנאַל רעזולטאַט דורך די דיטעקטער איז אויך נאַטירלעך און דיסקרעטע. לויט דעם כאַראַקטעריסטיש פון שוואַך ליכט, דויפעק אַמפּלאַפאַקיישאַן, דויפעק דיסקרימינאַציע און דיגיטאַל קאַונטינג טעקניקס זענען יוזשאַוואַלי געניצט צו דעטעקט גאָר שוואַך ליכט. מאָדערן פאָטאָן קאַונטינג טעכנאָלאָגיע האט פילע אַדוואַנטידזשיז, אַזאַ ווי הויך סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש, הויך דיסקרימינאַציע, הויך מעזשערמאַנט אַקיעראַסי, גוט אַנטי-דריפט, גוט צייט פעסטקייַט, און קענען רעזולטאַט דאַטן צו די קאָמפּיוטער אין די פאָרעם פון דיגיטאַל סיגנאַל פֿאַר סאַבסאַקוואַנט אַנאַליסיס. און פּראַסעסינג, וואָס איז ניט ענלעך דורך אנדערע דיטעקשאַן מעטהאָדס. דערווייַל, די פאָטאָן קאַונטינג סיסטעם איז וויידלי געניצט אין די פעלד פון ינדאַסטרי מעזשערמאַנט און נידעריק-ליכט דיטעקשאַן, אַזאַ ווי ניט-לינעאַר אָפּטיקס, מאָלעקולאַר ביאָלאָגי, הינטער-הויך האַכלאָטע ספּעקטראָסקאָפּי, אַסטראַנאַמיקאַל פאָטאָמעטרי, אַטמאָספעריק פאַרפּעסטיקונג מעזשערמאַנט, אאז"ו ו. צו די אַקוואַזישאַן און דיטעקשאַן פון שוואַך ליכט סיגנאַלז. די קוועקזילבער קאַדמיום טעללורידע לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר האט כּמעט קיין וידעפדיק ראַש, ווי די געווינס ינקריסיז, די סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש טוט נישט פאַרפוילן, און עס איז קיין טויט צייט און נאָך דויפעק ריסטריקשאַן שייַכות צו Geiger לאַווינע דעוויסעס, וואָס איז זייער פּאַסיק פֿאַר אַפּלאַקיישאַן אין פאָטאָן קאַונטינג, און איז אַ וויכטיק אַנטוויקלונג ריכטונג פון פאָטאָן קאַונטינג דעוויסעס אין דער צוקונפֿט.