Un arreglo SPAD multicanal con compuertas temporales múltiples integradas
Autores: Scott, Ryan; Jiang, Wei; Qian, Xuanyu; Deen, M. Jamal
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un arreglo SPAD multicanal con compuertas temporales múltiples integradas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Time-gating
Diodos de avalancha de fotón único
SPADs
Imágenes biomédicas
Ventanas de puerta
Resolución temporal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
La temporización de los diodos de avalancha de fotón único (SPADs) se usaba comúnmente como un método para reducir el ruido oscuro en aplicaciones de imágenes biomédicas donde los eventos de fotones están correlacionados con un reloj de referencia. La temporización también se utilizaba para obtener información de sincronización de los eventos de fotones al desplazar las ventanas de puerta aplicadas a un conjunto de SPADs. Sin embargo, en este enfoque, la resolución fina de temporización conlleva un aumento en el tiempo de medición debido al gran número de recuentos requeridos para cada desplazamiento. Como solución, presentamos un conjunto de SPADs multi-temporizado que aplica simultáneamente ventanas de puerta desplazadas a un conjunto de SPADs, lo que tiene el potencial de reducir el tiempo de medición en comparación con una sola ventana de puerta de tiempo. En comparación con trabajos similares, este diseño ha integrado completamente la generación de múltiples puertas utilizando circuitos compartidos que también funcionan como un convertidor de tiempo a digital grueso. El conjunto propuesto, fabricado en el proceso CMOS estándar de TSMC de 65 nm, logró una tasa mediana de recuento oscuro (DCR) de 37 kHz, anchos de puerta de 4.37 ns, resolución de temporización de 550 ps y una probabilidad de detección de fotones máxima (PDP) del 42.9% a 420 nm, todo esto con un exceso de polarización de 0.8 V.
Descripción
La temporización de los diodos de avalancha de fotón único (SPADs) se usaba comúnmente como un método para reducir el ruido oscuro en aplicaciones de imágenes biomédicas donde los eventos de fotones están correlacionados con un reloj de referencia. La temporización también se utilizaba para obtener información de sincronización de los eventos de fotones al desplazar las ventanas de puerta aplicadas a un conjunto de SPADs. Sin embargo, en este enfoque, la resolución fina de temporización conlleva un aumento en el tiempo de medición debido al gran número de recuentos requeridos para cada desplazamiento. Como solución, presentamos un conjunto de SPADs multi-temporizado que aplica simultáneamente ventanas de puerta desplazadas a un conjunto de SPADs, lo que tiene el potencial de reducir el tiempo de medición en comparación con una sola ventana de puerta de tiempo. En comparación con trabajos similares, este diseño ha integrado completamente la generación de múltiples puertas utilizando circuitos compartidos que también funcionan como un convertidor de tiempo a digital grueso. El conjunto propuesto, fabricado en el proceso CMOS estándar de TSMC de 65 nm, logró una tasa mediana de recuento oscuro (DCR) de 37 kHz, anchos de puerta de 4.37 ns, resolución de temporización de 550 ps y una probabilidad de detección de fotones máxima (PDP) del 42.9% a 420 nm, todo esto con un exceso de polarización de 0.8 V.