A Detector tal-fotoni wieħed (SPD)huwa fotodetettur avvanzat li kapaċi jinduna fotoni individwali - l-iżgħar unità ta 'dawl possibbli. Dawn id-ditekters huma kritiċi f'applikazzjonijiet fejnLivelli ta 'dawl estremament baxxigħandhom jitkejlu biPreċiżjoni u sensittività għolja fil-ħin.
Definizzjoni
A Ditekter tal-fotoni singolihuwa apparat li jirreġistra l-wasla ta 'foton wieħedu tikkonvertiha fisinjal elettriku(ġeneralment polz). Hija mfassla biex topera bi ħoss estremament baxx (għadd skur) u effiċjenza kwantistika għolja, anke taħt sinjali ottiċi dgħajfa ħafna.
Tipi ta 'ditekters ta' fotoni singoli
| Tip | Firxa ta 'materjal \/ tul ta' mewġa | Noti |
|---|---|---|
| SPAD (dijodu ta 'valanga ta' foton wieħed) | SI (viżibbli), Ingaas (NIR) | Kompatta, ta 'enerġija baxxa, użata ħafna |
| SNSPD (Nanowire superkonduttiv) | NBN, WSI (UV għal Telecom) | Ultra-veloċi, ħoss ultra-baxx, krijoġeniku |
| PMT (Tube Photomultiplier) | Tube tal-Vakwu tal-Ħġieġ (UV-Vis) | Qligħ għoli, żona kbira, fraġli |
| APD (Photodiodu tal-Avalanche)fil-modalità Geiger | Si, Ingaas | Firxa dinamika limitata |
| TEs (senser tat-tarf tat-tranżizzjoni) | Bolometru superkonduttiv | Numru tal-fotoni li jsolvu, krijoġeniku |
Kif Taħdem (Eżempju SPAD)
L-SPD huwa preġudikat b'lura 'l fuq minnhaVultaġġ tat-tqassim.
Photon wieħed iqanqalMultiplikazzjoni tal-Valanche, Ħolqien ta 'spike kurrenti kbir.
L-apparat huwaimkessaħ(Irrisettja) Wara l-avveniment biex tiskopri l-foton li jmiss.
Parametri ewlenin
| Parametru | Deskrizzjoni |
|---|---|
| Sensittività għat-Tul tal-Wavely | Jiddependi fuq materjal (SI: 400-1000 nm, INGAAS: 950-1650 nm) |
| Effiċjenza Quantum (QE) | Fraction of incident photons that generate a signal (often >70%) |
| Rata tal-għadd skur (DCR) | Għadd falz kull sekonda minħabba ħoss termali (baxx daqs<1 cps in SNSPDs) |
| Żmien jitter | Inċertezza temporali fl-iskoperta (10 ps sa 100 ps) |
| Ħin mejjet | Ħin ta 'rkupru wara skoperta (10 ns għal diversi μs) |
| Riżoluzzjoni tan-numru tal-fotoni | Xi tipi bħal TEs jistgħu jsolvu n-numru ta 'fotoni misjuba |
Speċifikazzjonijiet ta 'eżempju (Ingaas SPAD għal 1550 nm)
| Parametru | Valur |
|---|---|
| Medda ta 'mewġ | 900-1700 nm |
| Qe | ~ 20% f'1550 nm |
| DCR | <1000 counts/sec |
| Żmien jitter | <200 ps |
| Ħin mejjet | ~10–50 μs |
| Output | Pulse TTL \/ ECL |
Applikazzjonijiet
| Applikazzjoni | Għaliex SPD huwa meħtieġ |
|---|---|
| Distribuzzjoni taċ-Ċavetta Quantum (QKD) | Teħtieġ sejbien ta 'fotoni individwali għal kriptaġġ sigur |
| Lidar \/ ħin tat-titjira | Jippermetti immaġni 3D preċiża b'reflompanza baxxa |
| Immaġni tal-Ħajja tal-Fluworexxenza (FLIM) | Jinstab avvenimenti ta 'fotoni fluworexxenti singoli |
| Astronomija \/ teleskopji spazjali | Jidentifika dawl ħażin minn oġġetti mbiegħda |
| Immaġni bijomedika (eż. PET) | Użat fl-għadd tal-fotoni għall-immaġini molekulari |
| Kompjuter quantum ottiku | Meħtieġ għal gradi tal-loġika ta 'foton wieħed u qari |
Vantaġġi
Sensittività estrema- Jista 'jindividwa foton wieħed.
Riżoluzzjoni temporali għolja- Kbira għal kejl korrelatat fil-ħin.
Ħoss baxx (bi tkessiħ \/ snspd)- Ideali għal applikazzjonijiet ta 'preċiżjoni.
Skalabbli- Disponibbli f'arrati għall-immaġini u l-lidar.
Limitazzjonijiet
| Kwistjoni | Impatt |
|---|---|
| Jgħodd skur | Pożittivi foloz, speċjalment f'temperatura tal-kamra |
| Ħin mejjet | Tillimita r-rata massima tal-għadd |
| Tkessiħ meħtieġ | Speċjalment għal SNSPDs u TEs (ħafna drabi krijoġeniċi) |
| Firxa dinamika limitata | Mhux ideali għal sinjali qawwija |
Sommarju
| Karatteristika | Valur |
|---|---|
| Funzjoni | Jinstab fotoni singoli u jiġġenera impulsi elettriċi |
| Sensittività għat-Tul tal-Wavely | Jiddependi fuq materjal (UV-Telecom) |
| Tipi komuni | SPAD, SNSPD, PMT, TES |
| Applikazzjonijiet ewlenin | Quantum Optics, Lidar, Life Sciences, Astronomy |
| Modalità ta 'Sejbien | Għadd tal-fotoni, kejl korrelatat fil-ħin |