Sistema de detecção de imagem por contagem de fótons únicos baseado na tecnologia de modulação óptica espacial reforçada por UV

GUO Naifei ,  

SUN Liang ,  

HE Lingping ,  

MA Tianqi ,  

TAO Chen ,  

WANG Wei ,  

YAN Wanhong ,  

摘要

Em resposta à demanda por detectores com alta sensibilidade e ampla faixa dinâmica nos campos de monitoramento do clima espacial, alerta ultravioleta e instrumentos analíticos avançados, combinando as vantagens do contador de fótons únicos em matriz na faixa ultravioleta com alta sensibilidade e baixo ruído, e as características do dispositivo microespelho digital reforçado para UV com tamanho de pixel pequeno e alta taxa de modulação óptica espacial, foi desenvolvido um sistema de detecção de imagem ultravioleta com contagem de fótons únicos. Este sistema pode realizar ajustes dinâmicos da sequência espectral recebida por cada pixel e realizar modulação em nível de pixel dos fótons que chegam ao contador de fótons em matriz. Quando é detectado um sinal espectral alvo fraco, a relação sinal-ruído na área de imagem alvo pode ser aumentada por meio de método de modulação codificada; ao controlar algoritmos correlacionados da área de reconhecimento e domínios espaciais, é alcançado o controle da intensidade de luz em diferentes níveis de pixels do sensor de imagem, permitindo o ajuste rápido da intensidade luminosa nas áreas saturadas para a melhor zona do sensor de imagem. A estrutura óptica acoplada interna do sistema foi projetada e testada em indicadores como faixa de comprimento de onda, taxa de contagem escura e faixa dinâmica. Os resultados mostram que a faixa de resposta é de 180 a 320 nm, a faixa dinâmica é de 163,9 dB, a taxa de contagem escura é de 0,481 cps/cm2, a função de transferência do sistema > 0,6, atendendo aos requisitos de design. Este sistema pode realizar uma detecção de imagem de sinais espectrais ultravioleta com alta sensibilidade, baixa taxa de contagem escura, pequeno tamanho de pixel e alta taxa de modulação óptica espacial, oferecendo suporte tecnológico chave para os campos de detecção de imagem de alta sensibilidade na faixa ultravioleta na China.

关键词

ótica de onda curta; imagem ultravioleta; imagem por contagem de fótons únicos; modulação óptica espacial; imagem acoplada; detecção de alta sensibilidade

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