研究目的
提出一种基于时间相关CMOS单光子雪崩二极管线阵传感器的距离分辨拉曼雷达装置,该装置可在常规远距光谱仪工作的同时测量目标样品位置,并通过亚纳秒级时间门控技术显著抑制背景辐射。
研究成果
该技术可实现3.75厘米分辨率的远距离扫描,从而在获取拉曼光谱的同时测定与拉曼样品的距离。CMOS技术能将光学探测器与其他所有电子元件集成于同一芯片,相比传统采用数纳秒门控时间的时序门控CCD或ICCD,更便捷地实现亚纳秒级门控。这使得我们能进一步降低具有纳秒级寿命的样品背景噪声和荧光干扰。我们认为,这项技术可为采矿和爆炸物检测领域研发新型距离分辨拉曼雷达设备铺平道路——这类应用需要能在数米范围内工作的紧凑型远距探测装置。
研究不足
拉曼雷达的光学系统和SPAD传感器电路最初是为通过显微镜物镜进行同轴激发与收集的测量而优化的。实验中仅移除了显微镜物镜,在光学性能相对较差的条件下进行了测量。此外,此处需要外置延迟单元,因为先前设计的拉曼显微镜中并未涉及厘米级门控位置扫描的需求。