單光子計數(shù)器系統(tǒng)組成簡介订框,為什么必須把溫度控制在一定范圍?
單光子計數(shù)器現(xiàn)可分兩大類:時間相關單光子計數(shù)器和單光子計數(shù)器/單光子探測器兜叨;前者更多被稱作時間相關單光子計數(shù)器
(tcspc)穿扳,更多應用在比較關心單光子對應的時間信息,而其根據(jù)分辨率不同、通道數(shù)不同又存在差異国旷;后者更多被稱為單光子探測
器矛物,因為其內(nèi)部集成有APD可探測單光子,對于要求探測器精度不高的場景跪但,應用更加偏重單光子的數(shù)量履羞,這種產(chǎn)品既涵蓋了單光子
探測器的功能,又集成了單光子計數(shù)器的功能。
本篇著重介紹后者吧雹,單光子計數(shù)器/單光子探測器(SPD)骨杂⊥可恚基本框圖如下圖所示雄卷,主要由APD、偏壓控制蛤售、溫度控制丁鹉、信號采樣、信
號處理模塊悴能、MCU控制器組成揣钦。
圖1 系統(tǒng)框圖
從上圖可看出,其核心部件是APD漠酿;當光照射在APD上冯凹,在偏置電壓下產(chǎn)生雪崩效應,此時經(jīng)過APD流過大一定的電流炒嘲,在采樣電阻
上產(chǎn)生電信號宇姚,該電壓信號經(jīng)過幅值甄別、濾波處理夫凸、信號二次整形等處理浑劳;經(jīng)過這樣一些處理,信號更加便于后級處理夭拌;此時的信號
經(jīng)MCU采樣魔熏,將信號數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C端顯示出來。其中鸽扁,此時偏壓控制提供的偏壓值并不是APD產(chǎn)生雪崩效應的最佳偏壓值蒜绽,我們后面
再討論這樣做的優(yōu)勢;APD產(chǎn)生雪崩效應時桶现,流過的電流峰值遠遠大于其靜態(tài)時流過的電流值躲雅,而當APD導通時在一定條件下可以等
效為一個電阻,大電流流過電阻產(chǎn)生大量的熱能巩那;在不同溫度下吏夯,APD在雪崩時下產(chǎn)生的電子和空穴相差較大;因此即横,為了提高計數(shù)
精度噪生,必須使APD的溫度保持在一定的范圍內(nèi)。
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