可觀察光纖激光脈沖傳播的SPAD攝像機(jī)

可觀察光纖激光脈沖傳播的SPAD攝像機(jī)

在皮秒時(shí)間尺度上用攝像機(jī)記錄事件過(guò)程十分困難，常規(guī)超快速成像技術(shù)數(shù)據(jù)采集時(shí)間仍然很長(zhǎng)。文中，我們使用具有皮秒級(jí)定時(shí)精度的可單次成像的單光子雪崩檢測(cè)器（SPAD）陣列攝像機(jī)來(lái)檢測(cè)激光在光纖中的傳播。

單光子計(jì)數(shù)（TCSPC），可提供極高的靈敏度和皮秒定時(shí)分辨率。單光子雪崩二極管（SPAD）可采用TCSPC模式，其結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊、易于集成、效率高及噪聲低，成為超靈敏度檢測(cè)器的優(yōu)先選擇器件。由于SPAD攝像機(jī)非常敏感，其可以用來(lái)記錄強(qiáng)度極低的的散射事件。但SPAD攝像機(jī)存在一個(gè)限制，其與以往所有采用TCSPC技術(shù)成像設(shè)備一樣，成像依賴(lài)于記錄光子數(shù)千次運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出單次成像技術(shù)，且SPAD攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)單次成像。

文中采用可以單次成像的SPAD攝像機(jī)，該攝像機(jī)正在迅速改變超快速成像方法，它們可達(dá)到皮秒分辨率，能夠記錄超快速過(guò)程，并且具有單光子靈敏度，非常適合于觀察光子運(yùn)動(dòng)。

文中采用以TCSPC模式工作的可以單次成像的SPAD攝像機(jī)，通過(guò)捕獲從光纖包層散射的光子來(lái)觀察激光脈沖在光纖中的傳播。其采用的SPAD攝像機(jī)的視野由攝像鏡頭決定，SPAD陣列（1.6×1.6 mm）在鏡片的焦平面上。攝像機(jī)被固定在有激光脈沖通過(guò)的光纖上，并使攝像機(jī)的空間分辨率最大化。文中觀察了激光脈沖的超連續(xù)譜生成并跟蹤光纖中的GHz脈沖序列，估計(jì)了不同波長(zhǎng)的群體指數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果表明該技術(shù)可用于識(shí)別光纖內(nèi)的缺陷或損壞。

通過(guò)可單次成像的SPAD攝像機(jī)觀察激光在光纖中的傳播表明該攝像機(jī)靈敏度極高，可在皮秒時(shí)間尺度上觀察光子運(yùn)動(dòng)。

網(wǎng)址：http://www.research.ed.ac.uk/portal/files/34115358/srep43302.pdf

作者：Ryan Warburton

編譯：徐嘉浩