可觀察光纖激光脈沖傳播的SPAD攝像機

在皮秒時間尺度上用攝像機記錄事件過程十分困難，常規(guī)超快速成像技術(shù)數(shù)據(jù)采集時間仍然很長。文中，我們使用具有皮秒級定時精度的可單次成像的單光子雪崩檢測器（SPAD）陣列攝像機來檢測激光在光纖中的傳播。

單光子計數(shù)（TCSPC），可提供極高的靈敏度和皮秒定時分辨率。單光子雪崩二極管（SPAD）可采用TCSPC模式，其結(jié)構(gòu)相對緊湊、易于集成、效率高及噪聲低，成為超靈敏度檢測器的優(yōu)先選擇器件。由于SPAD攝像機非常敏感，其可以用來記錄強度極低的的散射事件。但SPAD攝像機存在一個限制，其與以往所有采用TCSPC技術(shù)成像設(shè)備一樣，成像依賴于記錄光子數(shù)千次運動的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出單次成像技術(shù)，且SPAD攝像機可以實現(xiàn)單次成像。

文中采用可以單次成像的SPAD攝像機，該攝像機正在迅速改變超快速成像方法，它們可達到皮秒分辨率，能夠記錄超快速過程，并且具有單光子靈敏度，非常適合于觀察光子運動。

文中采用以TCSPC模式工作的可以單次成像的SPAD攝像機，通過捕獲從光纖包層散射的光子來觀察激光脈沖在光纖中的傳播。其采用的SPAD攝像機的視野由攝像鏡頭決定，SPAD陣列（1.6×1.6 mm）在鏡片的焦平面上。攝像機被固定在有激光脈沖通過的光纖上，并使攝像機的空間分辨率最大化。文中觀察了激光脈沖的超連續(xù)譜生成并跟蹤光纖中的GHz脈沖序列，估計了不同波長的群體指數(shù)，試驗結(jié)果表明該技術(shù)可用于識別光纖內(nèi)的缺陷或損壞。

通過可單次成像的SPAD攝像機觀察激光在光纖中的傳播表明該攝像機靈敏度極高，可在皮秒時間尺度上觀察光子運動。

網(wǎng)址：http://www.research.ed.ac.uk/portal/files/34115358/srep43302.pdf

作者：Ryan Warburton

編譯：徐嘉浩