【应用】单光子计数器温度控制模块采用II-VI Marlow多级热电冷却器，可确保最大的光子检测效率

时间： 2019-07-17 来源：II-VI MARLOW

技术问答

随着近代科学技术的发展，人们对极微弱光的信息检测产生越来越浓厚的兴趣。在此应用领域中，单光子计数器是十分有效的光子检测装置，其能够提供高效率的光子检测效率和非破坏性检测，在大气测污，生物发光，放射探测，高能物理，天文测光，光时域反射，量子密钥分发系统等领域有着广泛应用。在传统的单光子计数器中，多采用光电倍增管PMT来放大输入光信号。但是PMT在红外波段的光子效率太低，将极大限制单光子计数器的效率。为此，新型单光子计数器开始采用雪崩二极管APD，以提高单光子计数器在红外波段的光子检测效率。

图1 基于雪崩二极管的单光子计数器的原理结构示意图

单光子计数器中的雪崩二极管多工作在盖革模式下，即施加在APD的电压要高于雪崩电压，入射光达到APD时被其吸收，并进入雪崩状态，而后当APD的电流低于其熄灭阈值时，雪崩停止，APD恢复至接收光子的状态。APD如此反复的动作不断交替，就能够检测到输入光子的数目。但是，在实际应用过程中，APD的暗计数(由于噪声引起的光子计数)较大，如果不进行抑制的话，很有可能会覆盖掉正常的光子计数，造成计数器出现错误。而暗计数又与温度息息相关，如图2所示，低温的应用环境能够有效降低APD的暗计数，提升单光子计数器的光子检测效率和可靠性。

图2 暗计数和温度的关系示意图

为了保证单光子计数器的工作可靠性，推荐使用II-VI MARLOW 多级热电冷却器，应用在单光子计数器的APD冷却系统中，如图3解决方案所示，使APD的工作环境时刻保持在一个较低温度范围内。II-VI Marlow多级热电冷却器拥有着优异的性能，具体的电气参数如图4所示，ΔTmax范围为+ 86°C~+ 130°C，能够支持更大的冷却温度差，能够有效保证APD在不同的应用环境下都可以保持在较低的温度。

图3 II-VI Marlow多级热电冷却器应用在APD冷却系统中

图4 II-VI Marlow多级热电冷却器的电气参数

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