人類對更好地理解周圍世界行為的自然渴望為我們帶來了量子光學(xué)的研究領(lǐng)域;研究光作為量子化光子的性質(zhì)和效應(yīng)?？焖侔l(fā)展的量子光學(xué)世界產(chǎn)生了對新一代高性能探測器的需求，這些探測器可以準(zhǔn)確有效地檢測小至單個光子的光信號。

這些探測器對于高端激光雷達(dá)、量子光學(xué)、量子電信、高能物理、粒子物理、核物理、熒光成像、天文學(xué)、等離子體研究等應(yīng)用和研究領(lǐng)域至關(guān)重要。精度、高效率地檢測單個光子的能力對于推進(jìn)這些領(lǐng)域至關(guān)重要。

對單光子探測技術(shù)的需求

單光子探測和成像技術(shù)是人們強(qiáng)烈且持續(xù)關(guān)注的領(lǐng)域?？焖侔l(fā)展的研究領(lǐng)域代表了我們在可見光譜內(nèi)的日常經(jīng)驗與我們可以獲取低至單個光子的低水平光信號的量子領(lǐng)域之間的橋梁。

上述應(yīng)用提出了嚴(yán)格的工程要求，例如高光子探測效率、低暗計數(shù)率、紅外光譜靈敏度以及儀器限制時間抖動。這些應(yīng)用及其要求共同推動了單光子探測器的研究和開發(fā)工作。

常見類型的單光子探測技術(shù)包括雪崩光電二極管 (APD)、單光子雪崩二極管 (SPAD)、躍遷邊緣傳感器、單電子晶體管探測器 (SET)、超導(dǎo)納米線單光子探測器 (SNSPD) 和基于真空管的光子探測器。有關(guān)各種單光子探測器的更多信息，請參見此處。雖然存在多種類型的探測器，但真空管探測器因其能夠在較寬的溫度條件下工作、高探測效率以及相對便宜的價格而脫穎而出。

真空管探測器：它們是如何工作的

基于真空管的圖像增強(qiáng)管因其在軍事應(yīng)用中使用的夜視鏡中的應(yīng)用而聞名。同樣的技術(shù)還可用于構(gòu)建用于低光成像和單光子計數(shù)的高靈敏度檢測解決方案。

關(guān)鍵部件和功能

基于真空管的圖像增強(qiáng)管由幾個基本部件組成;光電陰極、微通道板 (MCP) 和陽極。這些組件協(xié)同工作以放大輸入信號，從而創(chuàng)建豐富且動態(tài)的輸出。

操作原理

第一步，現(xiàn)有的環(huán)境光穿過光電陰極，光電陰極將傳入的光子信號轉(zhuǎn)換為光電子。

在第二步中，光電子被電場吸引到 MCP 中，在那里它們在內(nèi)壁上多次撞擊，從而倍增數(shù)千次。在光子計數(shù)應(yīng)用中，使用陽極檢測倍增的電子信號。在光子成像應(yīng)用中，陽極將電子轉(zhuǎn)換回光子以產(chǎn)生圖像。

要進(jìn)一步直觀地了解圖像增強(qiáng)管的工作原理，這是一種用于單光子和低光水平成像的高級圖像增強(qiáng)器適配器。

真空管探測器的優(yōu)

基于真空管的單光子探測器的一個主要優(yōu)點是其高探測效率。

真空內(nèi)薄感光層(光電陰極)的特性可實現(xiàn)極低的暗計數(shù)率以及市場領(lǐng)先的量子效率。

真空和真空中的部件的質(zhì)量使得脈沖后幾乎不存在。這導(dǎo)致單光子的高探測效率，從而使得探測和測量極弱的光信號成為可能。

基于真空管的光子探測器的另一個優(yōu)點是其低噪聲運行。門控操作模式(極快電子快門)允許光電陰極僅在短時間內(nèi)處于活動狀態(tài)，從而減少暗計數(shù)和脈沖后產(chǎn)生的錯誤計數(shù)數(shù)量。這使得在廣泛的科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用中準(zhǔn)確檢測和測量微弱的光信號成為可能。

可靠性和使用壽命

基于真空管的單光子探測器的一個優(yōu)點是它們能夠在較寬的溫度范圍和極端環(huán)境下運行。管內(nèi)的極高真空 (XHV) 有助于保護(hù)光電陰極免受損壞，從而延長探測器的使用壽命。這使得基于真空管的單光子探測器成為惡劣環(huán)境和長期測量的理想選擇。

價格

除了性能優(yōu)勢之外，基于真空管的單光子探測器的生產(chǎn)成本比其他類型的單光子探測器相對便宜。其長壽命優(yōu)勢加上低成本使得基于真空管的探測器成為單光子探測和成像技術(shù)的理想選擇。因此，這些探測器更適合廣泛的用戶和各種應(yīng)用。

光子解決方案

Photonis 提供最先進(jìn)的真空管探測器技術(shù)，為新一代高性能光子探測器提供先進(jìn)的解決方案。它們在量子光學(xué)中的應(yīng)用使我們能夠揭示周圍世界中的不可見事物!

Photonis 為 OEM 和最終用戶應(yīng)用提出了各種類型的高靈敏度、快速定時、低噪聲、基于真空管的單光子探測器。我們的專家團(tuán)隊提供支持和咨詢服務(wù)，幫助選擇和實施適合所有應(yīng)用(從太空到量子電信等)的正確單光子探測器。

Photonis多堿Hi-QE光電陰極技術(shù)結(jié)合了120-1050 nm光譜范圍內(nèi)的高量子效率(QE)和低至50 Hz/cm2的暗計數(shù)率，從而實現(xiàn)了極好的信噪比。當(dāng)光電陰極用作超快電光快門時，可以實現(xiàn)亞納秒(十億分之一秒)的選通速度，以實現(xiàn)精確的瞬態(tài)現(xiàn)象成像。

審核編輯 黃宇