集成主动灭电路用于基于SPAD的时间分辨率光应用的高速率和无扭曲

科学领域:

• 仪器仪表与测量科学 仪器仪表与测量科学
• 光子学和光学工程的工程.

背景情况:

• 时间相关单光子计数 (TCSPC) 对于光终生成像显微镜 (FLIM) 和量子光学中低光检测至关重要.
• 堆积效应在高光子检测速率下显著扭曲TCSPC测量,从而限制了性能.
• 现有的堆积解决方案往往涉及复杂的后处理或多通道系统,使设置复杂化.

研究的目的:

• 开发一种新的主动灭电路 (AQC),以减轻TCSPC中的堆积效应.
• 通过精确控制光探测器死亡时间,在高照明条件下实现无扭曲的TCSPC直方图.
• 为了确保强大而精确的定时调节,耐环境变化.

主要方法:

• 使用高压150nm技术开发一个主动火电路 (AQC).
• 实现过程,电压和温度 (PVT) 补偿,以实现稳定的死亡时间控制.
• 在高计数率条件下使用光测量进行实验验证.

主要成果:

• 该AQC实现了50 ps的死时分辨率,适用于从20到100 MHz的激光频率.
• 在不同的条件下,在截止时间控制中表现出接近理想的线性.
• 实验结果显示,在高计数率条件下,扭曲率低至0.43%.

结论:

• 开发的AQC有效地克服了TCSPC中的堆积限制.
• 这一进步使要求更高的光学应用中能够进行更准确,更灵敏的测量.
• 该电路为时间解决的实验提供了强大而精确的解决方案.