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Time Tagger时间相关单光子计数器测试SPAD的时间响应

发布时间:2021-08-10   点击次数:119次

精确的测量单光子的达到时间,是提高很多应用的关键,比如荧光寿命成像FLIM和正电子发射计算机断层显像PET。这里面单光子雪崩探测器SPAD的时间分辨率,是由不同的处理单元决定的,包括单光子雪崩探测器SPAD,和它的淬熄电路QC以及时间数字转换器。加拿大谢布克大学 Jean-Francois Pratte教授课题组,研发了新颖的淬熄电路QC和采用了一种CMOS技术的单光子雪崩探测器SPAD,在室温下可以提供创记录的FWHM 7.8ps的时间抖动。这就需要一种高性能的时间数字转换器TDC——Time Tagger Ultra HiRes

Time Tagger Ultra HiRes可以提供3ps RMS/ 7 ps FWHM时间精度。我们可以与两个独立的SPAD进行时间相关单光子计数测量,一个单独的SPAD可以提供12.5ps FWHM的时间分辨率。



实验结构

一束经过衰减的飞秒激光脉冲,脉宽小于100fs,拥有可以忽略的脉冲-脉冲抖动。激光光束被衰减到一个脉冲少于一个光子的级别。作为对比,SPADQC被一个高阻抗的差分探头读取,SPADQC模块输出信号到Time Tagger Ultra HiRes 50欧姆输入通道。这种时间相关单光子计数测试,由Time Tagger关联测量,也可以采样一定数量的事件进行信号延迟。

 

结论:时间相关单光子计数TCSPC信号呈现于图2,柱状图显示了20.3ps FWHM的时间分辨率,包括2SPAD2通道的Time Tagger。单个的SPADQC时间分辨率

从公式

FWHM2meas = 2FWHM2SPAD + FWHM2TT

可以计算出 FWHMSPAD  =  12.5  ps

这种低抖动的SPAD可以作为很多应用的又一选项,也许有些时候时间抖动比量子效率更重要。


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