光電探測器
? ? ? ?光電探測器是指在光輻射作用下將其非傳導電荷變為傳導電荷的一類器件。
? ?? 在電子學中，二極管是一種具有不對稱傳輸特性的雙端電子元件，在一個方向上對電流具有低(理想為零)電阻，在另一個方向上具有高(理想為無限)電阻。最常見的類型如半導體二極管，是用半導體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件。它具有單向導電性能，即給二極管陽極和陰極加上一定的正向電壓時，二極管導通。當給陽極和陰極加上反向電壓時，二極管截止。因此，二極管的導通和截止，則相當于開關的接通與斷開。
? ? ? a.光電二極管是一種光電探測器，能夠根據工作模式將光轉換成電流或電壓。光電二極管與普通半導體二極管類似，只是它們可以暴露在外，可以通過窗口或光纖連接進行封裝，從而使光到達器件的感光部分。許多專門用作光電二極管的二極管使用的是PIN結而不是p-n結，PIN結的二極管能夠提高響應速度。
? ? ? b.雪崩光電二極管(APD)是一種高靈敏度的半導體電子設備，利用光電效應(圖1)將光轉換為電。可以將APD視為通過雪崩倍增提供內部第一級增益的光電探測器。通過施加高的反向偏置電壓，APD由于碰撞電離而出現出內部電流增益效應(雪崩效應)。通常，反向電壓越高，增益越高。對于APD，反向電壓始終低于擊穿電壓，并且APD的靈敏度不足以檢測單個光子。二極管的擊穿電壓是使二極管反向導通的最小反向電壓。
圖1 光電效應? ? ? ?c.單光子雪崩二極管(SPAD)(也稱為蓋革模式APD，光子計數器，SPAD或單光子探測器)是一類具有反向偏置p-n結的固態光電探測器，在其中光生載流子可以通過碰撞電離機制而觸發雪崩電流。SPAD能夠檢測低強度信號(低至單光子)。SPAD和APD之間的根本區別在于，SPAD專門設計為了在遠高于擊穿電壓的反向偏置電壓下工作的一類產品(相反，APD在小于擊穿電壓的偏置電壓下工作)。單光子探測器原理
? ? ? 圖2表示SPAD的I-V(電流-電壓)特性，并說明SPAD如何實現單光子探測，此模式也稱為蓋革模式。給SPAD加載使其處于擊穿態的偏置電壓VBr，并處于亞穩態(A點)。它將保持此狀態，直到產生主電荷載流子。在這種情況下，信號放大作用實際上變得無限大，即使只檢測到單光子也會引起雪崩效應，從而出現宏觀電流脈沖(點A到B)，之后可以通過后端所設計的電子電路輕松的檢測到信號。該電路必須要限制流過器件的電流的值，以防止其破壞器件并能夠淬滅雪崩以使器件復位(點B到C)。一定時間后(死時間)，偏置電壓將恢復(C點到A點)，SPAD再次準備檢測單個光子。擊穿電壓的實際值取決于半導體材料、器件結構和溫度等因素。對于InGaAs / InP-APD來說，擊穿電壓通常約為50V。在蓋革模式下，APD的檢測效率以及噪聲都取決于所加的偏置電壓。
圖2 SPAD的I-V特性曲線? ?? 偏置電壓的選擇，對于單光子探測器來說是尤為重要的，它制約著探測器的探測效率以及暗計數率等核心參數。選擇一個合適的偏置電壓能夠使得單光子探測器發揮出最優異的性能。瑞士IDQ單光子探測器，旨在將偏置電壓與探測效率完美匹配，經過多次的實驗論證，其單光子系列產品已達到世界領先水平。? ? ? 西安立鼎光電科技有限公司是瑞士IDQ公司在中國區域的戰略合作伙伴，負責單光子系列產品在中國的市場推廣和技術支持，IDQ的單光子系列產品包含可見光單光子探測器、近紅外單光子探測器以及與光子計數有關的時間控制器，脈沖激光器等。★ID100可見光單光子探測器★
? ◆350-900nm
? ◆一流的時間分辨率(40 ps)
? ◆低死區時間(45 ns)
? ◆常規，標準和超低噪音等級
? ◆峰值探測效率在λ= 500 nm處可達35%
? ◆有效面積直徑為20μm或50μm
? ◆自由空間或光纖耦合
★ID Qube 紅外單光子探測器★
◆波長范圍900 – 1700nm
◆緊湊小體積(95 x 95 x 95 mm，1kg)
◆門控和自由運行兩種模式
◆超低暗計數(800 cps, 10%)
◆低抖動(150 ps)
◆探測效率可達25%@λ=1.55 μm (gated)
??20 %@λ=1.55 μm (free-running)
★ID230? 紅外單光子探測器★
◆波長范圍900 – 1700nm
◆一流的暗計數率
? ?在量子效率為10％<50 Hz
? ?在量子效率為20％時<100 Hz
◆可調量子效率高達25％
◆時間分辨率@25%<150ps
◆可調節的死區時間從2μs到100μs
◆單模或多模光纖輸入
◆斯特林制冷
★ID900時間控制器★
◆時間標記和直方圖
◆具有多重命中能力的延遲生成
◆模式生成
◆高速計數器
◆高精度鑒別器
◆4個輸入通道
◆4個輸出通道(NIM + LVTTL)
◆高分辨率模式：8 ps RMS (20 ps FWHM) 抖動和13 ps bin寬度
◆1 GHz計數器
應用領域
◆量子密碼學
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◆單光子源表征
◆電子電路故障分析
◆人眼安全激光測距(LIDAR)
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?◆熒光壽命測量
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