Introduzione

L’invenzione consiste in un fotorivelatore a stato solido che presenta sensibilità a singolo fotone, area fotosensibile larga (> 1 mm²) e funzionalità di ‘’time-gating’’ veloce. Questo rivelatore può essere commutato dallo stato OFF (quando non può rivelare fotoni) allo stato ON (quando può rivelare fotoni) con elevata velocità (poche centinaia di picosecondi), permettendo così un preciso filtraggio temporale del segnale in arrivo (ad es. utile in applicazioni come imaging funzionale nel vicino infrarosso della corteccia cerebrale). L’area sensibile può essere variata decidendo quali microcelle accendere.

Caratteristiche Tecniche

Il dispositivo è composto da un array bidimensionale di “microcelle” basate su Single-Photon Avalanche Diode (SPAD), con integrati i circuiti di abilitazione temporale e di lettura. Il chip può includere anche l’elettronica per il conteggio dei singoli fotoni, per la loro temporizzazione, il loro filtraggio temporale (ad esempio per misurare i tempi di volo o le costanti di tempo delle fluorescenze), per effettuare correlazioni, ecc. L’invenzione riguarda anche il metodo per il controllo dinamico dell’effettiva area di fotosensibile del rivelatore, accendendo selettivamente un sottoinsieme di microcelle, al fine di regolare o equalizzare il livello del segnale per ulteriori elaborazioni (ad esempio per la tecnica Time-Correlated Single-Photon Counting) o per scegliere la complessiva area sensibile del rivelatore.

Possibili Applicazioni

• Spettroscopia per il vicino infrarosso;
• Ottica diffusive risolta temporalmente;
• Mappatura funzionale del cervello;
• Diagnostica biomedical non invasiva;
• Mammografia ottica;
• Valutazione della qualità dei cibi;
• Misure 3D a tempo di volo;
• LiDAR.

Vantaggi

• Elevata dinamica di misura;
• Grande rapport segnale-rumore (SNR);
• Sensibilità estremamente alta;
• Abilitazione rapida per il filtraggio temporale dei fotoni;
• Elevata risoluzione temporale;
• Soluzione a singolo chip per la portabilità;
• Area sensibile regolabile.