Dzięki funkcji Photon Detection urządzenia są w stanie wykryć to, co normalnie nie jest widoczne, umożliwiając przełomowe zastosowania w bezpieczeństwie motoryzacyjnym, obrazowaniu medycznym, robotyce i automatyce przemysłowej. Wykrywając pojedynczy foton, może wykryć drobne sygnały w czasie rzeczywistym i uzyskać dokładny pomiar odległości umożliwiający wczesne wykrycie choroby.
Fotopowielacze (PMT) wynaleziono w latach trzydziestych XX wieku i stanowią złoty standard w wykrywaniu fotonów, ale ich szklane lampy próżniowe są delikatne i zbyt duże, aby można je było zintegrować z krytycznymi zastosowaniami, takimi jak samochody, bezzałogowe statki powietrzne, urządzenia ręczne lub urządzenia konsumenckie. Natomiast półprzewodnikowe fotodiody lawinowe (APD) są bardziej praktyczne, ale mniej czułe niż PMT.
Gdy projektanci produktów potrzebują alternatywy na poziomie chipa, która łączy czułość PMT z użytecznością APD, mogą wypróbować nową generację krzemowych fotopowielaczy (SiPM) z technologią detekcji fotonicznej. Seria AFBR-S4 SiPM firmy Broadcom oferuje najnowocześniejsze możliwości detekcji fotonicznej, a projektanci mogą z łatwością zintegrować je z LiDAR, skanerami medycznymi, czujnikami przemysłowymi lub innymi wymagającymi aplikacjami.
Zapal światło innowacji
Światło może przenosić przez każdy foton ważne informacje, takie jak odległość, ruch, skład chemiczny i promieniowanie. Wykrywanie tych fotonów, zwłaszcza gdy są rzadkie lub natychmiastowe, ma fundamentalne znaczenie dla technologii takich jak LiDAR, zaawansowane skanery medyczne i ultraprecyzyjne czujniki przemysłowe w samochodach autonomicznych.
Wyzwanie polega na tym, że fotony są tak małe i ulotne, że potrzebne są specjalne detektory do wychwytywania fotonów i wzmacniania ich do postaci użytecznych sygnałów. PMT przekształca pojedyncze fotony w elektrony, które są następnie wzmacniane przez elektrody w lampie próżniowej w celu wytworzenia mierzalnych impulsów elektrycznych. Pomimo wysokiej czułości i niskiego poziomu hałasu, nie można ich łatwo zainstalować w nowoczesnych systemach kompaktowych.
APD to bardziej praktyczna alternatywa w postaci półprzewodnikowej, która wzmacnia fotony w wewnętrznym procesie lawinowym w diodzie krzemowej jako mniejsze i szybsze rozwiązanie. Jednakże w warunkach słabego oświetlenia urządzenia te nie są w stanie wiarygodnie wykryć pojedynczego fotonu, dlatego sygnał generowany przez słabe światło jest odpowiednio słaby.
SiPM wykrywa pojedyncze fotony, takie jak PMT, ale jego chip jest kompaktowy, niskonapięciowy, wytrzymały i nawet najsłabsze światło można natychmiast zmierzyć. Urządzenie składa się z szeregu maleńkich mikrokomórek, z których każda działa w trybie Geigera, dzięki czemu jeden foton wytwarza pełny i jednolity impuls elektryczny.
Funkcja każdej mikrokomórki przypomina zasadniczo przełącznik cyfrowy, który włącza się po przechwyceniu fotonów. Po uruchomieniu komórka resetuje się i jest gotowa na przyjęcie kolejnego fotonu, dzięki czemu czujnik współpracujący z tysiącami komórek zlicza pojedynczy foton i przetwarza silniejszy sygnał optyczny.
KOMPAKTOWY DETEKTOR FOTONOWY O WYSOKIEJ WYDAJNOŚCI
Seria AFBR-S4 SiPM firmy Broadcom łączy w sobie czułość na pojedynczy foton, krótki czas i wysoką wydajność w kompaktowym, praktycznym opakowaniu, aby uprościć złożoność i ułatwić integrację zaawansowanych technologii wykrywania światła z produktami dostępnymi na rynku.
Pakiet oceny AFBR-S4E001 firmy Broadcom (rysunek 1) pomaga projektantom produktów szybko wprowadzać na rynek aplikacje oparte na SiPM. Ten pakiet zapewnia gotową do użycia platformę do testowania, prototypowania i integracji czujników AFBR-S4 bez konieczności projektowania obwodów specjalnie dla nich. Zmniejsza to ryzyko rozwoju i umożliwia wielokrotne testowanie sprzętu i oprogramowania przed podjęciem decyzji o niestandardowych układach PCB lub projektach produkcyjnych.