다중 퀀칭 모드 광자 검출 장치
기본 정보
기술 내용
요약
본 발명은 광자 검출 소자를 갖는 다중 퀀칭(quenching) 모드 광자 검출 장치에 관한 것으로, 상기 광자 검출 소 자가 퀀칭되거나 리셋되도록 스위칭 신호를 발생시키는 퀀칭 회로부; 상기 광자 검출 소자의 상기 퀀칭 또는 상 기 리셋에 따른 전압과 기준전압을 비교하고, 상기 기준전압과의 비교 결과에 관한 신호를 출력하는 비교부; 게 이트 신호를 발생하는 게이트 신호 발생부; 및 상기 게이트 신호를 기초로 상기 광자 검출 소자가 상기 퀀칭 또 는 상기 리셋되는 게이트 퀀칭 모드로 동작되도록 하거나, 상기 비교부의 출력 신호를 기초로 상기 광자 검출 소 자가 상기 퀀칭 또는 상기 리셋되는 능동 퀀칭 모드로 동작되도록 하는 모드 선택부를 포함할 수 있다.
기술 개요
본 특허는 단일 광자(single photon) 수준까지 검출이 가능한 고성능 광 검출장치에 관한 것
기술 분야
발명은 단일 광자 검출에 적합한 [0001] 광자 검출 장치에 관한 것이다.
해결하고자 하는 과제
[0008] 본 발명의 실시예에서는, 애벌런치 포토다이오드의 특성에 따라 퀀칭 모드를 다중 선택할 수 있으며, 애벌런치 포토다이오드 형 광 신호 검출 장치의 광 검출 민감도를 높일 수 있는 광자 검출 장치를 제안하고자 한다. [0009] 또한, 본 발명의 실시예에서는, 별도의 신호 발생기를 연결하지 않고 게이트 퀀칭 모드를 구현하여 신호 발생기 의 연결로 인해 발생되는 신호 정합 문제를 방지할 수 있는 광자 검출 장치를 제안하고자 한다. [0010] 또한, 본 발명의 실시예에서는, 능동 퀀칭 모드와 게이트 퀀칭 모드에서 퀀칭용 스위칭 회로, 예컨대 FET(Field Effect Transistor)를 모듈화하여 크기를 소형화할 수 있는 광자 검출 장치를 제안하고자 한다. [0011] 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고 자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
효과
[0027] 본 발명의 실시예에 따르면, 애벌런치 포토다이오드의 주요 성능의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 광범위하 게 적용하여 사용할 수 있다. [0028] 또한, 추가적인 회로 구조의 변경 없이 애벌런치 포토다이오드에 요구되는 계수율(Count rate), 구동모드, 신호 대 잡음 비 등의 주요 특성을 애플리케이션에 적용할 수 있으며, 애벌런치 포토다이오드 칩 소자의 성능 평가시 다양한 조건에서 수행이 가능할 뿐만 아니라 내환경성을 고려한 구성으로 안정적인 회로를 구현할 수 있다. [0029] 또한, 특성이 다른 애벌런치 포토다이오드의 칩 소자를 하나의 회로로 성능을 평가하고, 칩 소자 특성에 최적화 된 구동 모드를 적용할 수 있으며, 소형화되어 모듈 제작이 가능하여 적용하고자 하는 시스템 연동시 시스템 요 구사항을 광범위하게 수용할 수 있어, 애벌런치 포토다이오드의 칩 소자의 활용도를 높여 준다. [0030] 또한, 회로의 높은 구동 안정성을 기반으로 내환경성이 요구되는 특수산업 및 군수 분야에서 활용이 가능하며, 멀티 어레이 칩 소자에 적용할 경우 다양한 칩 소자의 특성을 하나의 회로로 평가하고 적용할 수 있다. [0031] 또한, 게이트 신호 발생기를 모듈화하여 소형화가 가능하며, 게이트 신호를 연동하여 강한 빛에 붙어서 들어오 는 미약한 빛을 검출할 수 있기 때문에 정확한 광 신호의 검출이 가능하다. 이는 우주 광 통신 및 암호화 통신 기술에 폭넓게 활용될 수 있다. [0032] 또한, 기존 PMT(Photomultiplier) 튜브(tube)형 검출기를 대체 가능하므로 PMT의 단점인 온도변화에 민감한 문 제, 외부에서의 기계적 충격에 민감한 문제 등을 해결할 수 있다.
적용 분야
광 검출, 광 통신
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