Photonen-basierte Detektoren

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Einzelphotonen-Detektoren, photonische Quantensensorik, APDs, SPADs, PMTs

Im Rahmen der photonischen Quantensensorik ermöglichen Einzelphotonendetektoren wie SPADS, PMTs oder APDs die präzise Messung von einzelnen Photonen, den quantenmechanischen Einheiten des Lichts. Sie ermöglich somit den Zugang zu den quantenmechanischen Eigenschaften von Lichtquanten. Dabei handelt es sich um speziell entwickelte Detektoren, die in der Lage sind, einzelne Photonen zu erfassen und zu zählen. Sobald ein Photon auf den Detektor trifft, erzeugt es ein elektrisches Signal, welches registriert wird. Die detektierten Photonen werden mit Hilfe von ADCs oder TDCs gezählt und analysiert, um Informationen über die Lichtintensität, die Photonenzahl und andere Eigenschaften des Lichts zu gewinnen. Dies ermöglicht die Messung von Licht in der Form einzelner Lichtquanten (Photonen).
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Vorteile:

  • Hohe Empfindlichkeit bei der Erfassung von Photonen und Lichtquanten.
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Nachteile:

  • Begrenzte räumliche Auflösung. Beschränkt auf die Messung von optischen Quantenphänomenen.
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Anwendungsbereiche: ‍

  • Spektroskopie
  • Quantenkommunikation und sichere Datenübertragung
  • Quantum Computing
  • quantenbasierte Bildgebung, z.B. konfokale Mikroskopie und Fluoreszenz-Bildgebung
  • Biolumineszenz-Bildgebung (BLI)
Die Abbildung zeigt einen InGaAs-APD-Empfänger. Dieser Hybridempfänger verfügt über eine InGaAs-Avalanche-Fotodiode (InGaAs-APD) und einen Vorverstärker. Das Hybridkonzept mit Verstärker und Fotodetektor in einem hermetisch versiegelten TO-8-Gehäuse ermöglicht eine rauscharme Detektion und reduziert parasitäre Kapazitäten. Bild mit freundlicher Genehmigung von Excelitas Technologies.

Zu den photonbasierten Detektoren zählen beispielsweise SPADS, PMTs oder APDs. Die Abbildung zeigt einen InGaAs-APD-Empfänger. Dieser Hybridempfänger verfügt über eine InGaAs-Avalanche-Fotodiode (InGaAs-APD) und einen Vorverstärker. Das Hybridkonzept mit Verstärker und Fotodetektor in einem hermetisch versiegelten TO-8-Gehäuse ermöglicht eine rauscharme Detektion und reduziert parasitäre Kapazitäten. Bild mit freundlicher Genehmigung von Excelitas Technologies.

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