时间:2025/12/25 10:14:02
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EM6K1T2R是一款由艾睿光电(Artilux)推出的基于其D3(Digital Direct Detection)技术的光子计数图像传感器。该传感器专为低光和极低光照条件下的高性能成像应用而设计,能够实现单光子级别的灵敏度。与传统的CMOS图像传感器不同,EM6K1T2R采用了一种创新的架构,允许在像素级别对入射光子进行直接数字化处理,从而显著提高了信噪比,并实现了超高的时间分辨率。这款传感器采用了背照式(BSI)结构以提升量子效率,并结合了先进的深亚微米CMOS工艺,确保了高探测效率和低暗计数率。其内部集成了时间相关单光子计数(TCSPC)功能,使其非常适合用于需要皮秒级时间精度的应用场景。EM6K1T2R通常被封装在高密度、低寄生电容的陶瓷或先进有机基板上,支持高速数据输出接口,如LVDS或CML,便于集成到复杂系统中。该器件工作时需配合精密的时钟同步电路和温度控制模块,以保证长时间稳定运行。由于其独特的性能优势,EM6K1T2R广泛应用于科研级生物成像、荧光寿命显微(FLIM)、激光雷达(LiDAR)、量子通信、天文观测以及医学诊断设备等领域。
型号:EM6K1T2R
制造商:Artilux(艾睿光电)
传感器类型:光子计数图像传感器(SPAD Array)
像素阵列:64×64(共4096像素)
像素尺寸:30μm × 30μm
量子效率(典型值):>40% @ 500nm
光谱响应范围:400nm - 900nm
时间分辨率(FWHM):<150ps
暗计数率(DCR):<100 cps/pixel @ 20°C
最大帧率:可达100k fps(全阵列)
输出接口:LVDS 或 CML 多通道串行输出
供电电压:3.3V 数字核心,2.5V 模拟,可选偏置高压(~70V)
工作温度:-10°C 至 +50°C(推荐带TE冷却)
封装形式:陶瓷PGA或BGA,带石英窗口
触发模式:自由运行/外部同步/门控采集
EM6K1T2R的核心特性在于其基于D3(Digital Direct Detection)架构的单光子雪崩二极管(SPAD)阵列技术,这使得它能够在无需模拟放大链的情况下直接将光子事件转换为数字脉冲信号。每个像素都集成了独立的淬灭电路和时间戳生成逻辑,支持全局快门操作和纳秒级时间门控能力。这种设计极大降低了传统光电倍增管或APD系统中存在的模拟噪声干扰问题,同时提升了系统的动态范围和稳定性。传感器具备极高的时间分辨能力,适用于飞行时间(ToF)测量和荧光寿命分析等对时间精度要求严苛的应用。其内置的时间相关单光子计数(TCSPC)引擎可以实现每秒超过百万次的光子事件记录,并通过直方图累积方式重建出精确的时间分布曲线。此外,EM6K1T2R还支持多芯片拼接扩展,可用于构建更大规模的探测面阵。为了优化性能,该传感器配备了片上温度监测与补偿机制,有效抑制因温度波动引起的暗计数漂移。其高填充因子设计结合微透镜阵列进一步增强了光收集效率,尤其在可见光至近红外波段表现出卓越的灵敏度。整个系统可通过SPI或I2C接口进行配置,支持灵活的ROI读出模式、曝光控制及多种触发同步方式,满足复杂实验环境下的定制化需求。
另一个关键优势是EM6K1T2R的高度集成性与可编程性。相比传统的分立式单光子探测器方案,该芯片将前端探测、信号处理与数据输出全部集成于单一硅片之上,大幅简化了系统设计复杂度并减小了体积。其数字输出特性也避免了长距离传输中的模拟信号衰减问题,适合远程遥测或嵌入式系统部署。此外,芯片支持多种工作模式切换,包括连续计数模式、时间门控模式、事件驱动模式等,可根据具体应用场景动态调整参数设置。例如,在激光雷达系统中,可利用窄时间门来抑制背景光干扰;在生物荧光检测中,则可通过长时间积分获取微弱信号。制造工艺方面,EM6K1T2R采用标准CMOS兼容流程制造,有利于量产一致性与成本控制。同时,器件经过严格的老化测试与筛选,确保长期使用的可靠性。总体而言,EM6K1T2R代表了当前固态单光子成像技术的先进水平,为下一代高灵敏度光学探测系统提供了强有力的硬件支撑。
EM6K1T2R因其卓越的单光子探测能力和高时间分辨率,广泛应用于多个前沿科技领域。在生命科学与生物医学成像中,该传感器被用于荧光寿命显微成像(FLIM),能够区分不同荧光标记物的衰减特性,从而实现分子层面的功能性成像。其高灵敏度也使其适用于共聚焦显微镜、流式细胞仪和超高分辨率显微系统(如STED或PALM)。在激光雷达(LiDAR)领域,特别是固态车载LiDAR和三维深度成像系统中,EM6K1T2R可用于实现厘米级甚至毫米级的距离测量精度,支持远距离目标识别与避障功能,适用于自动驾驶、机器人导航和无人机地形测绘。在量子信息科学方面,该传感器可用于单光子源表征、量子密钥分发(QKD)接收端探测以及贝尔态测量实验,满足量子通信系统对探测效率和时间抖动的严苛要求。天文学与空间探测也是其重要应用方向之一,例如用于夜视增强系统、星体追踪器或大气激光测距站中的微弱星光采集。此外,在工业检测领域,EM6K1T2R可用于无损探伤、材料缺陷分析以及超低光环境下精密零件的视觉定位。其还可集成于便携式手持设备中,用于现场快速检测,如毒品痕量分析、放射性物质闪烁探测辅助等。得益于其紧凑的设计和数字接口特性,EM6K1T2R也非常适合嵌入式科研仪器开发,支持模块化系统集成,推动高端光学设备的小型化与智能化发展。
SPAD256-MN
SensL J-series SiPM
Hamamatsu C13585
Excelitas SPCMC series