Киришүү, фотондорду саноо түрүсызыктуу көчкү фотодетектору
Фотондорду эсептөө технологиясы электрондук түзүлүштөрдүн окуу ызы-чуусун жеңүү үчүн фотон сигналын толук күчөтө алат жана алсыз жарык нурлануусунда детектордун чыгуучу электрдик сигналынын табигый дискреттик мүнөздөмөлөрүн колдонуу менен детектор тарабынан белгилүү бир убакыт аралыгында чыгарылган фотондордун санын жазып алат жана фотон өлчөгүчтүн маанисине ылайык өлчөнгөн бута жөнүндө маалыматты эсептей алат. Өтө алсыз жарыкты аныктоону ишке ашыруу үчүн ар кайсы өлкөлөрдө фотондорду аныктоо мүмкүнчүлүгүнө ээ болгон көптөгөн ар кандай шаймандар изилденген. Катуу абалдагы көчкү фотодиоду (APD фотодетектору) жарык сигналдарын аныктоо үчүн ички фотоэлектрдик эффектти колдонгон түзүлүш. Вакуумдук түзүлүштөргө салыштырмалуу катуу абалдагы түзүлүштөр жооп берүү ылдамдыгы, караңгылыкты эсептөө, энергияны керектөө, көлөм жана магнит талаасынын сезгичтиги ж.б. боюнча айкын артыкчылыктарга ээ. Окумуштуулар катуу абалдагы APD фотондорду эсептөөчү сүрөт тартуу технологиясына негизделген изилдөөлөрдү жүргүзүштү.
APD фотодетектор түзмөгүГейгер режиминде (GM) жана сызыктуу режимде (LM) эки иштөө режими бар, азыркы APD фотондорду саноо технологиясы негизинен Гейгер режиминдеги APD түзмөгүн колдонот. Гейгер режиминдеги APD түзмөктөрү бир фотон деңгээлинде жогорку сезгичтикке жана жогорку убакыт тактыгын алуу үчүн ондогон наносекунддардын жогорку жооп берүү ылдамдыгына ээ. Бирок, Гейгер режиминдеги APDде детектордун өлүк убактысы, төмөнкү аныктоо натыйжалуулугу, чоң оптикалык кроссворд жана төмөн мейкиндик чечилиши сыяктуу кээ бир көйгөйлөр бар, андыктан жогорку аныктоо ылдамдыгы менен төмөн жалган сигнал берүү ылдамдыгынын ортосундагы карама-каршылыкты оптималдаштыруу кыйын. Жакынкы ызы-чуусуз жогорку кирешелүү HgCdTe APD түзмөктөрүнө негизделген фотон эсептегичтери сызыктуу режимде иштейт, өлүк убакыт жана кайчылаш сүйлөшүүлөрдүн чектөөлөрү жок, Гейгер режими менен байланышкан импульстан кийинки эч кандай чектөөлөр жок, өчүрүү схемаларын талап кылбайт, өтө жогорку динамикалык диапазонго, кең жана жөнгө салынуучу спектрдик жооп диапазонуна ээ жана аныктоо натыйжалуулугу жана жалган эсептөө ылдамдыгы үчүн көз карандысыз оптималдаштырылышы мүмкүн. Бул инфракызыл фотондорду саноочу сүрөткө тартуунун жаңы колдонуу талаасын ачат, фотондорду саноочу түзүлүштөрдү өнүктүрүүнүн маанилүү багыты болуп саналат жана астрономиялык байкоо жүргүзүүдө, эркин космостук байланышта, активдүү жана пассивдүү сүрөткө тартууда, четки байкоо жүргүзүүдө жана башкаларда кеңири колдонуу келечегине ээ.
HgCdTe APD түзмөктөрүндө фотондорду саноо принциби
HgCdTe материалдарына негизделген APD фотодетектордук түзүлүштөрү толкун узундуктарынын кеңири диапазонун камтый алат, ал эми электрондордун жана тешиктердин иондоштуруу коэффициенттери абдан айырмаланат (1-сүрөттү (а) караңыз). Алар 1,3 ~ 11 мкм кесилген толкун узундугунда бир алып жүрүүчүнү көбөйтүү механизмин көрсөтөт. Ашыкча ызы-чуу дээрлик жок (Si APD түзүлүштөрүнүн FSi~2-3 ашыкча ызы-чуу коэффициенти жана III-V үй-бүлө түзүлүштөрүнүн FIII-V~4-5 менен салыштырганда (1-сүрөттү (б) караңыз)), ошондуктан түзүлүштөрдүн сигнал-ызы-чуу катышы күчөтүүнүн жогорулашы менен дээрлик төмөндөбөйт, бул идеалдуу инфракызыл болуп саналат.көчкү фотодетектору.
1-СҮРӨТ (а) Сымап кадмий теллурид материалынын таасир иондоштуруу коэффициентинин катышы менен Cd компонентинин x ортосундагы байланыш; (б) Ар кандай материалдык системалары бар APD түзмөктөрүнүн ашыкча ызы-чуу коэффициенти F салыштыруу
Фотондорду эсептөө технологиясы - бул фотоэлектрондук импульстарды чечүү менен жылуулук ызы-чуусунан оптикалык сигналдарды санариптик түрдө бөлүп ала турган жаңы технология.фотодетекторбир фотонду алгандан кийин. Жарык аз болгон сигнал убакыт чөйрөсүндө көбүрөөк чачыранды болгондуктан, детектордун чыгарган электрдик сигналы да табигый жана дискреттик болот. Алсыз жарыктын бул мүнөздөмөсүнө ылайык, өтө алсыз жарыкты аныктоо үчүн импульстук күчөтүү, импульстук дискриминация жана санариптик эсептөө ыкмалары колдонулат. Заманбап фотондорду эсептөө технологиясынын көптөгөн артыкчылыктары бар, мисалы, сигналдын ызы-чууга карата жогорку катышы, жогорку дискриминация, жогорку өлчөө тактыгы, жакшы антидрифт, жакшы убакыт туруктуулугу жана маалыматтарды компьютерге кийинки талдоо жана иштетүү үчүн санариптик сигнал түрүндө чыгара алат, бул башка аныктоо ыкмалары менен салыштырууга болбойт. Учурда фотондорду эсептөө системасы өнөр жайлык өлчөө жана жарык аз болгон учурда аныктоо жаатында кеңири колдонулуп келет, мисалы, сызыктуу эмес оптика, молекулярдык биология, өтө жогорку чечилиштеги спектроскопия, астрономиялык фотометрия, атмосферанын булганышын өлчөө ж.б., бул алсыз жарык сигналдарын алуу жана аныктоого байланыштуу. Сымап кадмий теллуридинин көчкү фотодетекторунда ашыкча ызы-чуу дээрлик жок, күчөтүү жогорулаган сайын, сигналдын ызы-чууга катышы төмөндөбөйт жана Гейгер көчкү түзмөктөрүнө байланыштуу өлүү убакыт жана импульстан кийинки чектөө жок, бул фотондорду эсептөөдө колдонууга абдан ылайыктуу жана келечекте фотондорду эсептөө түзмөктөрүн өнүктүрүүнүн маанилүү багыты болуп саналат.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 14-январы