Sistema de detección de imágenes de conteo de fotones individuales basado en tecnología de modulación óptica espacial mejorada ultravioleta

GUO Naifei ,  

SUN Liang ,  

HE Lingping ,  

MA Tianqi ,  

TAO Chen ,  

WANG Wei ,  

YAN Wanhong ,  

摘要

En respuesta a la demanda de detectores con alta sensibilidad y amplio rango dinámico en los campos de monitoreo del clima espacial, alerta ultravioleta y equipos analíticos avanzados, combinando las ventajas del contador de fotones individuales de matriz en la banda ultravioleta con alta sensibilidad y bajo ruido, y las características del dispositivo digital de microespejos mejorado para UV con tamaño de píxel pequeño y alta tasa de modulación óptica espacial, se desarrolló un sistema de detección de imágenes ultravioleta de conteo de fotones individuales. Este sistema puede realizar un ajuste dinámico del orden espectral recibido en cada píxel y realizar una modulación a nivel de píxel sobre los fotones que llegan al contador de fotones de matriz. Cuando se detecta una señal espectral objetivo débil, se puede mejorar la relación señal a ruido en el área de imagen objetivo mediante un método de modulación codificada; cuando se controla mediante algoritmos correlacionados de área de reconocimiento y dominio espacial, se logra el control de la intensidad de luz en diferentes niveles de píxeles del sensor de imagen, permitiendo un ajuste rápido de la intensidad luminosa en las áreas saturadas hacia la zona óptima del sensor. Se diseñó la estructura óptica acoplada interna del sistema y se realizaron pruebas en indicadores como el rango de longitud de onda, la tasa de conteo en oscuro y el rango dinámico. Los resultados muestran que el rango de respuesta es de 180 a 320 nm, el rango dinámico es de 163.9 dB, la tasa de conteo en oscuro es de 0.481 cps/cm2, la función de transferencia del sistema > 0.6, cumpliendo con los requisitos de diseño. Este sistema puede lograr una detección de imágenes de señal espectral ultravioleta con alta sensibilidad, baja tasa de conteo en oscuro, pequeño tamaño de píxel y alta tasa de modulación óptica espacial, proporcionando soporte tecnológico clave para los campos de detección de imágenes de alta sensibilidad en la banda ultravioleta en China.

关键词

óptica de onda corta; imagen ultravioleta; imagen de conteo de fotones individuales; modulación óptica espacial; imagen acoplada; detección de alta sensibilidad

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