光子计数光纤分布式温度传感器使用CMOS SPAD阵列阵列

科学领域:

• 光学和光子学 在光学和光子学.
• 传感技术 传感技术
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 使用光纤的分布式温度传感 (DTS) 对于监控至关重要.
• 传统的拉曼DTS方法由于信号薄弱和探测器限制而遭受长时间的测量.
• 现有系统通常需要单独的探测器,限制了可扩展性和速度.

研究的目的:

• 为了提高时间分辨率光纤拉曼DTS的速度和准确性.
• 为了证明使用CMOS SPAD线路传感器阵列的多重化单光子计数方法的有效性.
• 通过光纤实现实用的实时温度监测.

主要方法:

• 使用了512像素的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 单光子雪崩二极管 (SPAD) 线路传感器阵列与集成的计时电子.
• 实现多重复合单光子计数,以提高探测器计数率.
• 在光纤上进行时间分辨率拉曼光谱测量.

主要成果:

• 每隔0.5米,以0.7°C的准确度实现温度测量.
• 缩短了13米光纤的测量时间到10秒.
• 通过多重复合单光子计数,通过多重复合单光子计数,证明了计数率的提高,显著减少了整体测量持续时间.

结论:

• 开发的CMOS SPAD线路传感器阵列显著减少了Raman DTS的测量时间.
• 多重复合单光子计数为更快,更准确的光纤温度传感提供了实用解决方案.
• 这一进步为各种工业和科学应用中更有效的实时监控铺平了道路.