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的研究領域;研究光作為量子化光子的性質(zhì)和效應。快速發(fā)展的量子光學世界產(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、量子光學、量子電信、高能物理、粒子物理、核物理、熒光成像、天文學、等離子體研究等應用和研究領域至關重要。精度、高效率地檢測單個光子的能力對于推進這些領域至關重要。

對單光子探測技術的需求

單光子探測和成像技術是人們強烈且持續(xù)關注的領域。快速發(fā)展的研究領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域之間的橋梁。

上述應用提出了嚴格的工程要求，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)、超導納米線單光子探測器 (SNSPD) 和基于真空管的光子探測器。有關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管因其在軍事應用中使用的夜視鏡中的應用而聞名。同樣的技術還可用于構(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。

關鍵部件和功能

基于真空管的圖像增強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)應用中，使用陽極檢測倍增的電子信號。在光子成像應用中，陽極將電子轉(zhuǎn)換回光子以產(chǎn)生圖像。

要進一步直觀地了解圖像增強管的工作原理，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和工業(yè)應用中準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的理想選擇。因此，這些探測器更適合廣泛的用戶和各種應用。

光子解決方案

Photonis 提供最先進的真空管探測器技術，為新一代高性能光子探測器提供先進的解決方案。它們在量子光學中的應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。我們的專家團隊提供支持和咨詢服務，幫助選擇和實施適合所有應用(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