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光子計數原理
spad如何實現單光子探測，此模式也稱為蓋革模式。給spad加載使其處于擊穿態的偏置電壓vbr，熒光，并處于亞穩態（a點）。它將保持此狀態，直到創建主電荷載流子。在這種情況下，信號放大作用實際上變得無限大，甚至只探測到單光子也會引起雪崩效應，從而出現宏觀電流脈沖（點a到b），之后可以通過后端所設計的電子電路輕松的探測到信號。該電路必須要限制流過器件的電流的值，以防止其*器件并能夠淬滅雪崩以使器件復位（點b到c）。一定時間后（死時間），偏置電壓將恢復（c點到a點），spad再次準備探測單個光子。擊穿電壓的實際值取決于半導體材料、器件結構和溫度等因素。對于ingaas / inp-apd來說，擊穿電壓通常約為50v。在蓋革模式下，apd的探測效率以及噪聲都取決于所加的偏置電壓。
光電二*管是一種光電探測器，能夠根據工作模式將光轉換成電流或電壓。光電二*管與普通半導體二*管類似，只是它們可以暴露在外，可以通過窗口或光纖連接進行封裝，從而使光到達器件的感光部分。許多專門用作光電二*管的二*管使用的是pin結而不是p-n結，pin結的二*管能夠提高響應速度。光電二*管被設計成在反向偏置電壓下工作。
高靈敏度相機是指成像器件能探測到光子數小于500個，對微弱光進行成像。高靈敏度相機可以分為進行單光子探測的iccd，在10個光子數下有優勢的emccd，在高分辨率高速度且高靈敏下的scmos，為降低熱噪聲提高靈敏度的制冷型ccd 。
原理目標物體在相機的芯片上形成的每個信號都反映了投射在相機像素上的光線量。在光線較暗的情況下，該信號非常弱。高靈敏度相機內的電子元件可增強較弱的信號，使其能夠有效地數字化并傳輸[2]。
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