miniatura|Un prototip de detector d'un sol fotó que es va utilitzar al telescopi Hale de 200 polzades. El telescopi espacial Hubble té un detector similar. El recompte de fotons és una tècnica en què es compten fotons individuals mitjançant un detector de fotó únic (SPD). Un detector de fotó únic emet un pols de senyal per cada fotó detectat. L'eficiència del recompte està determinada per l'eficiència quàntica i les pèrdues electròniques del sistema.
Molts fotodetectors es poden configurar per detectar fotons individuals, cadascun amb avantatges i desavantatges relatius. Els tipus comuns inclouen fotomultiplicadors, comptadors Geiger, díodes d'allau d'un sol fotó, detectors de fotó únic de nanofils superconductors, sensors de vora de transició i comptadors de centelleig. Es poden utilitzar dispositius acoblats per càrrega . miniatura|Principi del recompte de fonons en un sol píxel. La radiació genera parells electró-forat (càrrega) al sensor. La càrrega es recull al píxel apropiat, s'amplifica i es compara amb un nivell de comparació preestablert (llindar d'energia). El comptador augmenta si el pols detectat està per sobre del nivell d'energia.
Avantatges El recompte de fotons elimina el soroll de guany, on la constant de proporcionalitat entre el senyal analògic de sortida i el nombre de fotons varia aleatòriament. Per tant, el factor de soroll excessiu d'un detector de recompte de fotons és la unitat, i la relació senyal-soroll assolible per a un nombre fix de fotons és generalment més alta que la del mateix detector sense recompte de fotons.
El recompte de fotons pot millorar la resolució temporal. En un detector convencional, diversos fotons que arriben generen respostes impulsionals superposades, cosa que limita la resolució temporal a aproximadament el temps de caiguda del detector. Tanmateix, si se sap que s'ha detectat un sol fotó, es pot avaluar el centre de la resposta impulsional per determinar amb precisió el seu temps d'arribada. Mitjançant el recompte de fotons individuals correlacionats amb el temps (TCSPC), una resolució temporal inferior a 25 La ps s'ha demostrat utilitzant detectors amb un temps de caiguda més de 20 vegades més gran.
Desavantatges Els detectors d'un sol fotó normalment es limiten a detectar un fotó alhora i poden requerir temps entre els esdeveniments de detecció per reiniciar-se. Els fotons que arriben durant aquest interval poden no ser detectats. Per tant, la intensitat màxima de llum que es pot mesurar amb precisió sol ser baixa. Les mesures compostes per un petit nombre de fotons tenen intrínsecament una baixa relació senyal-soroll causada pel nombre variable aleatori de fotons emesos. Aquest efecte és menys pronunciat en els detectors convencionals que poden detectar simultàniament un gran nombre de fotons. A causa del nivell màxim de senyal més baix, la relació senyal-soroll serà més baixa o el temps d'exposició serà més llarg que per a la detecció convencional.
Aplicacions La detecció de fotons individuals és útil en camps com ara:
Comunicació per fibra òptica Ciència de la informació quàntica Xifratge quàntic Imatge mèdica Detecció i rang de llum seqüenciació d'ADN Astrofísica Ciència de materials
Referències
Categoria:Llum Categoria:Òptica Categoria:Detectors de partícules