Speaker
亮亮 刘
(beijing normal university)
Description
本研究提出一种基于三维堆叠封装的完全可重构主动淬灭单光子雪崩二极管（SPAD）阵列。该器件采用现场可编程逻辑门阵列（FPGA）裸芯片与4×4 SPAD阵列裸芯片的异构集成方案，通过FPGA三态门和查找表（LUT）实现动态淬灭功能。该架构将淬灭机制与SPAD阵列完全解耦分离，支持单光子雪崩二极管的独立优化设计（包含非硅基材料），相较于传统ASIC方案具有开发周期短、成本低、灵活性高等优势，适用于研发阶段及小批量应用。
SPAD阵列采用N-on-P结构设计，每个像素有源区面积为60 μm×60 μm。在过偏压3.2 V、淬灭保持时间375 ns条件下，暗计数率分布在6-11 kcps/pixel之间，后脉冲概率低于10%；测得最近邻与次近邻光串扰率分别为80%和30%。该阵列在5MHz 的频率下呈线性响应，光子探测概率（PDP）在700 nm波长处达到峰值为23.1%，905 nm波长处仍保持11.3%。基于FPGA的时间数字转换器（TDC）分辨率为25.8-26.3 ps，结合720 nm脉冲光源（脉宽100 ps）测得单光子时间分辨率为1.4~2 ns（FWHM）。该设计将光子探测、主动淬灭、可重构读出与数据处理功能集成于一体，在荧光分析、瞬态成像等领域有潜在的应用价值。
Author
亮亮 刘
(beijing normal university)
Co-authors
Prof.
dejun han
(beijing normal university)
jian liu
(beijing normal university)
jiawen chen
(beijing normal university)
Prof.
kun liang
(beijing normal university)
Prof.
ru yang
(beijing normal university)
wenxing lv
(beijing normal university)
Dr
xingan zhang
(beijing normal university)
