SPAD : Qu’est-ce que c’est ?

Les détecteurs de photon unique (Single Photon Avalanche Diode ou SPAD) sont des dispositifs électroniques qui peuvent détecter un seul photon à la fois. Cela signifie qu’ils sont utilisés pour des applications où la sensibilité à la lumière est essentielle. Les SPAD sont largement utilisés dans les domaines de la physique, de la biologie et de la communication optique.

Les SPAD sont des diodes semi-conductrices qui peuvent être utilisées pour détecter les photons à des longueurs d’onde allant de l’ultraviolet à l’infrarouge. Ils sont capables de détecter un seul photon grâce à un processus appelé avalanche de porteurs de charge. Lorsqu’un photon frappe la diode, il crée une paire électron-trou qui est ensuite amplifiée pour créer un signal électrique.

Comment fonctionne le détecteur de photon unique ?

Les SPAD sont des photodiodes qui fonctionnent en mode de décharge en avalanche. Lorsqu’un photon est absorbé, il génère une charge électrique qui est amplifiée par une cascade d’avalanches de porteurs de charge. Cette amplification conduit à une variation de la tension électrique de la diode, qui peut être détectée et mesurée.

Les SPAD sont capables de détecter des photons individuels avec une grande efficacité, ce qui les rend idéaux pour des applications telles que la détection de lumière faible. Ils sont également utilisés pour la caractérisation de sources de lumière, la spectroscopie, la tomographie optique et la microscopie à fluorescence.

Exemples d’applications de SPAD

Les SPAD sont largement utilisés dans de nombreux domaines de la science et de l’ingénierie. Ils sont utilisés pour la détection des rayons cosmiques, la détection de particules, l’imagerie médicale, l’analyse de spectre optique, la mesure de débit optique et la détection de lumière faible.

Les SPAD sont également utilisés dans la communication optique pour détecter les signaux de lumière faible dans les réseaux de fibre optique à haute vitesse. Ils sont également utilisés dans les systèmes de détection de la lumière de sécurité routière et les systèmes de navigation pour les véhicules autonomes.

Les avantages et les limites de SPAD

Les avantages des SPAD sont leur grande sensibilité à la lumière et leur capacité à détecter les photons individuels. Ils sont également très précis et ont une réponse rapide, ce qui les rend idéaux pour des applications de haute précision.

Cependant, les SPAD ont également des limites. Ils sont sensibles aux interférences électromagnétiques et peuvent être endommagés par des niveaux de lumière élevés. Ils sont également coûteux à produire et nécessitent un refroidissement pour fonctionner efficacement. Malgré ces limites, les SPAD continuent d’être largement utilisés dans de nombreux domaines de la science et de l’ingénierie en raison de leur grande sensibilité et de leur précision.