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diseño e implementación de un módulo compacto de conteo de fotones individuales

Autores: Chen, Ming; Li, Chenghao; Morrison, Alan P.; Deng, Shijie; Teng, Chuanxin; Liu, Houquan; Deng, Hongchang; Xiong, Xianming; Yuan, Libo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

diseño e implementación de un módulo compacto de conteo de fotones individuales


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Módulo
Fotón único
Diodo de avalancha
Voltaje de polarización
Tiempo de retardo
Microcontrolador

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 35

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se desarrolló en este trabajo un módulo compacto de conteo de fotones individuales que puede controlar con precisión el voltaje de polarización y el tiempo de retardo. El módulo es un sistema basado en un microcontrolador que consiste principalmente en un microcontrolador, un generador de voltaje negativo programable, un diodo de avalancha de fotones individuales basado en silicio y un circuito integrado activo de extinción y reinicio. El módulo tiene un tamaño de 3,8 cm x 3,6 cm x 2 cm y puede comunicarse con el usuario final y ser alimentado a través de un cable USB (5 V). En este módulo, el voltaje de polarización del diodo de avalancha de fotones individuales (SPAD) es controlable de manera precisa desde -14 V ~ -38 V y el tiempo de retardo (y por lo tanto el tiempo muerto) del SPAD se puede ajustar desde unos pocos nanosegundos hasta alrededor de 1,6 s con una resolución de ajuste de 6,5 ns. Los resultados experimentales muestran que el módulo logra un tiempo muerto mínimo de alrededor de 28,5 ns, dando una tasa de conteo de saturación de alrededor de 35 Mcounts/s. Los resultados también muestran que a un voltaje de polarización inversa controlado de 26,8 V, la tasa de conteo oscuro medida es de aproximadamente 300 cuentas/s y la fluctuación temporal medida es de alrededor de 158 ps. Las mediciones de probabilidad de fotodetección muestran que el módulo es adecuado para la detección de luz visible desde 450 nm hasta 800 nm con una eficiencia máxima de detección de fotones del 40% lograda alrededor de 600 nm.

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