单光子计数相机 SPAD+TDC_参数

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TCSPC（时间相关单光子计数）相机基于32x32智能像素，每个像素包含一个SPAD（单光子雪崩二极管）探测器和一个时间数字转换器（TDC）。

在2D /强度模式下，SPAD阵列每帧提供1024个“字”，每个“字”6bit（即单帧光子计数动态最多64光子）。在3D深度分辨/计时模式下，SPAD阵列每帧提供1024个“字”，每个“字”10bit（即单帧时间分辨低至312 ps，满量程范围320 ns）。帧数在burst模式下高达100kfps（即最小积分帧时间为10 us），连续模式为10kfps。

多模式
光子计数
2D图像
3D渡越时间
TCSPC（时间相关单光子计数）
图像尺寸：32x32 (1024) pixels
像素内计数器：6 bit (光子计数)
像素内TDC：10 bit (光子计时)
最大帧数：100,000 fps (burst)/ 10,000 fps (continuous)
时间分辨：312 ps – 0.9 ns
满量程范围：320 ns – 0.92 μs
硬件接口：USB 2.0
软件界面：MATLAB

单光子计数，计时和成像
中长距离激光雷达
医学影像学，FLIM，FRET
时间分辨光谱
扩散光学层析成像

Parameter	Notes	Min	Typ	Max	Units
Resolution	number of pixels	32x32			pixels
SPAD diameter	diameter of the SPAD into each pixel	30			μm
Pixel pitch	size of each pixel	150			μm
Pixel fill‐factor	with no microlens	3.14			%
PhotonDetectionEfficiency(PDE) of SPAD detectors	@ 420nm	50			%
	@ 300nm and @650nm	20			%
	@ 800nm	5			%
Dark count rate(DCR)	with VEX=5V	100			cps
Afterpulsing	with 20 ns hold‐off time	2.6			%
Optical cross‐talk	between nearest pixels	0.01			%
Photon‐counting dynamics	number of bits of the in‐pixel counter	6			bit
Photon‐timing dynamics	number of bits of the in‐pixelTDC	10			bit
On‐board clock(fclock)	adjustable through the GUI interface	70 200			MHz
TDC least significant bit(LSB)[1]	withfclock=200MHz		312		ps
	withfclock=160MHz		390		ps
	withfclock=70MHz		900		ps
TDC full‐scale range(FSR)[1]	withfclock=200MHz		320		ns
	withfclock=160MHz		400		ns
	withfclock=70MHz		920		ns
Full‐scale depth range	max scene depth, around the target distance (even kilometers from the camera, depending on the optical setup)	48	60	138	m
TDC single‐shot precision(FWHM)	with clock=160MHz (all 32x32 TDC working in parallel)		660		ps
Frame‐rate	Burst mode(limited by FPGA read‐out)	no limit		100,000	fps
	Continuous mode(limited by USB2.0 link)	no limit		10,000	fps
Camera power supply			+5		V
Lensconnector		12mm–F/1.4C‐Mount

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