可观察光纤激光脉冲传播的SPAD摄像机

可观察光纤激光脉冲传播的SPAD摄像机

在皮秒时间尺度上用摄像机记录事件过程十分困难，常规超快速成像技术数据采集时间仍然很长。文中，我们使用具有皮秒级定时精度的可单次成像的单光子雪崩检测器（SPAD）阵列摄像机来检测激光在光纤中的传播。

单光子计数（TCSPC），可提供极高的灵敏度和皮秒定时分辨率。单光子雪崩二极管（SPAD）可采用TCSPC模式，其结构相对紧凑、易于集成、效率高及噪声低，成为超灵敏度检测器的优先选择器件。由于SPAD摄像机非常敏感，其可以用来记录强度极低的的散射事件。但SPAD摄像机存在一个限制，其与以往所有采用TCSPC技术成像设备一样，成像依赖于记录光子数千次运动的统计数据。现在已经开发出单次成像技术，且SPAD摄像机可以实现单次成像。

文中采用可以单次成像的SPAD摄像机，该摄像机正在迅速改变超快速成像方法，它们可达到皮秒分辨率，能够记录超快速过程，并且具有单光子灵敏度，非常适合于观察光子运动。

文中采用以TCSPC模式工作的可以单次成像的SPAD摄像机，通过捕获从光纤包层散射的光子来观察激光脉冲在光纤中的传播。其采用的SPAD摄像机的视野由摄像镜头决定，SPAD阵列（1.6×1.6 mm）在镜片的焦平面上。摄像机被固定在有激光脉冲通过的光纤上，并使摄像机的空间分辨率最大化。文中观察了激光脉冲的超连续谱生成并跟踪光纤中的GHz脉冲序列，估计了不同波长的群体指数，试验结果表明该技术可用于识别光纤内的缺陷或损坏。

通过可单次成像的SPAD摄像机观察激光在光纤中的传播表明该摄像机灵敏度极高，可在皮秒时间尺度上观察光子运动。

网址：http://www.research.ed.ac.uk/portal/files/34115358/srep43302.pdf

作者：Ryan Warburton

编译：徐嘉浩