JSSC 2023第8期Power ManagementTDC

Spatially Resolved Event-Driven 24 24 Pixels SPAD Imager With 100 Duty Cycle fo

提出一种基于SPAD的高效单光子敏感成像器，实现100%占空比和低功耗量子成像。

25.8%探测效率，100%占空比，330ns读出时间

单光子雪崩二极管量子显微时间相关检测事件驱动架构低功耗成像

▸创新点1：TDC-free事件驱动架构（方法创新）：通过事件驱动架构直接检测光子对的时间和位置，避免了传统TDC的时间戳后处理，显著降低了系统功耗和处理时间。

▸创新点2：330ns快速读出时间（电路创新）：采用独立于像素数的读出电路设计，实现了330ns的超快读出时间，大幅提升了系统响应速度和效率。

▸创新点3：模块化设计支持大规模成像（系统创新）：模块化架构使得系统易于扩展，支持大规模成像应用，为未来更大规模成像系统奠定了基础。

▸创新点4：高探测效率与低功耗（性能创新）：探测器实现了25.8%的高探测效率，并在微瓦级光泵功率下实现量子成像，比类似光学实验低四个数量级。

Abstract

Quantum microscopy requires efficient detectors able to identify temporal correlations among photons. Photon coincidences are usually detected by postprocessing their times- tamps measured by means of time-to-digital converters (TDCs), through a time and power-consuming procedure, which impairs the overall system performance. In this article, we propose an innovative single-photon sensitive imager based on single-photon avalanche diodes (SPADs), able to signal coincident photon pairs along with