Χρησιμοποιώντας τη δυνατότητα Ανίχνευσης φωτονίων, οι συσκευές μπορούν να ανιχνεύσουν ό,τι δεν είναι κανονικά ορατό, επιτρέποντας ενοχλητικές εφαρμογές στην ασφάλεια του αυτοκινήτου, στην ιατρική απεικόνιση, στη ρομποτική και στον βιομηχανικό αυτοματισμό. Ανιχνεύοντας ένα μόνο φωτόνιο, μπορεί να ανιχνεύσει μικροσκοπικά σήματα σε πραγματικό χρόνο και να πραγματοποιήσει ακριβή απόσταση μέτρησης μέχρι την έγκαιρη ανίχνευση της νόσου.
Οι φωτοπολλαπλασιαστές (PMT) εφευρέθηκαν τη δεκαετία του 1930 και αποτελούν το χρυσό πρότυπο για την ανίχνευση φωτονίων, αλλά οι γυάλινοι σωλήνες κενού τους είναι εύθραυστοι και πολύ μεγάλοι για να ενσωματωθούν σε κρίσιμες εφαρμογές όπως αυτοκίνητα, μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα, συσκευές χειρός ή καταναλωτικές συσκευές. Αντίθετα, οι φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας στερεάς κατάστασης (APD) είναι πιο πρακτικές, αλλά λιγότερο ευαίσθητες από τις PMT.
Όταν οι σχεδιαστές προϊόντων χρειάζονται μια εναλλακτική λύση σε επίπεδο τσιπ που συνδυάζει την ευαισθησία PMT με τη χρησιμότητα APD, μπορούν να δοκιμάσουν μια νέα γενιά τεχνολογίας φωτονικής ανίχνευσης-σωλήνες φωτοπολλαπλασιαστή πυριτίου (SiPM). Η σειρά AFBR-S4 SiPM της Broadcom προσφέρει υπερσύγχρονες δυνατότητες φωτονικής ανίχνευσης και οι σχεδιαστές μπορούν εύκολα να τις ενσωματώσουν σε LiDAR, ιατρικούς σαρωτές, βιομηχανικούς αισθητήρες ή άλλες απαιτητικές εφαρμογές.
Ανάψτε το φως της καινοτομίας
Το φως μπορεί να μεταφέρει σημαντικές πληροφορίες όπως η απόσταση, η κίνηση, η χημεία και η ακτινοβολία μέσω κάθε φωτονίου. Η ανίχνευση αυτών των φωτονίων, ειδικά όταν είναι σπάνια ή στιγμιαία, είναι θεμελιώδους σημασίας για την ενεργοποίηση τεχνολογιών όπως το LiDAR, προηγμένους ιατρικούς σαρωτές και εξαιρετικά ακριβείς βιομηχανικούς αισθητήρες σε αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα.
Η πρόκληση είναι ότι τα φωτόνια είναι τόσο μικροσκοπικά και φευγαλέα που χρειάζονται ειδικοί ανιχνευτές για να συλλάβουν φωτόνια και να τα ενισχύσουν σε χρησιμοποιήσιμα σήματα. Το PMT μετατρέπει μεμονωμένα φωτόνια σε ηλεκτρόνια, τα οποία στη συνέχεια ενισχύονται από ηλεκτρόδια σε σωλήνα κενού για να παράγουν μετρήσιμους ηλεκτρικούς παλμούς. Παρά την υψηλή ευαισθησία και το χαμηλό θόρυβο, δεν τοποθετούνται εύκολα σε σύγχρονα συμπαγή συστήματα.
Το APD είναι μια πιο πρακτική εναλλακτική λύση στερεάς κατάστασης που ενισχύει τα φωτόνια μέσω μιας διαδικασίας εσωτερικής χιονοστιβάδας σε μια δίοδο πυριτίου ως μικρότερη, ταχύτερη λύση. Ωστόσο, υπό συνθήκες ασθενούς φωτός, είναι δύσκολο για αυτές τις συσκευές να ανιχνεύσουν αξιόπιστα ένα μόνο φωτόνιο, επομένως το σήμα που παράγεται από το ασθενές φως είναι αντίστοιχα ασθενές.
Το SiPM ανιχνεύει μεμονωμένα φωτόνια όπως το PMT, αλλά το τσιπ του είναι συμπαγές, χαμηλής τάσης, ανθεκτικό και ακόμη και το πιο αδύναμο φως μπορεί να μετρηθεί αμέσως. Η συσκευή αποτελείται από μια σειρά μικροσκοπικών μικροκυψελών, καθεμία από τις οποίες λειτουργεί σε λειτουργία Geiger, έτσι ώστε ένα φωτόνιο να παράγει έναν πλήρη και ομοιόμορφο ηλεκτρικό παλμό.
Η λειτουργία κάθε μικροκυττάρου είναι ουσιαστικά σαν ένας ψηφιακός διακόπτης, ο οποίος ενεργοποιείται όταν συλλαμβάνονται φωτόνια. Όταν ενεργοποιηθεί, το κύτταρο επαναρυθμίζεται και είναι έτοιμο για το επόμενο φωτόνιο, έτσι ώστε ένας αισθητήρας, ο οποίος λειτουργεί με χιλιάδες κύτταρα, να μετράει ένα μόνο φωτόνιο και να επεξεργάζεται ένα ισχυρότερο οπτικό σήμα.
COMPACT ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ ΦΩΤΟΝΙΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ
Η σειρά AFBR-S4 SiPM της Broadcom ενσωματώνει την ευαισθησία ενός φωτονίου, τον γρήγορο χρονισμό και την ισχυρή απόδοση σε ένα συμπαγές, πρακτικό πακέτο για να απλοποιήσει την πολυπλοκότητα και να διευκολύνει την ενσωμάτωση προηγμένων τεχνολογιών ανίχνευσης φωτός σε εμπορεύσιμα προϊόντα.
Η σουίτα αξιολόγησης AFBR-S4E001 της Broadcom (Εικόνα 1) βοηθά τους σχεδιαστές προϊόντων να φέρουν γρήγορα στην αγορά εφαρμογές που βασίζονται στο SiPM. Αυτή η σουίτα παρέχει μια έτοιμη προς χρήση πλατφόρμα για δοκιμή, δημιουργία πρωτοτύπων και ενσωμάτωση αισθητήρων AFBR-S4 χωρίς την ανάγκη σχεδιασμού κυκλωμάτων ειδικά για αυτούς. Αυτό μειώνει τον κίνδυνο ανάπτυξης και επιτρέπει επαναλαμβανόμενες δοκιμές υλικού και λογισμικού πριν από τη δέσμευση σε προσαρμοσμένες διατάξεις PCB ή σχέδια παραγωγής.