Geiger-Mode Operation
Bei der Geiger-Mode Operation wird eine InGaAs-Avalanche-Photodiode (APD) oberhalb ihrer Durchbruchspannung betrieben. In diesem Zustand genügt bereits die Absorption eines einzelnen Photons, um eine Lawinenvervielfachung auszulösen und ein messbares Signal zu erzeugen.
Die Detektion erfolgt nach dem Einzelphoton-Prinzip, wodurch höchste Empfindlichkeit auch bei sehr schwachen Lichtniveaus erreicht wird. Zur Steuerung des Betriebs wird eine Quenching-Schaltung eingesetzt, die die Avalanche nach dem Ereignis zuverlässig beendet und den Detektor für die nächste Photonenmessung zurücksetzt.
Eigenschaften
- Betrieb oberhalb der Durchbruchspannung (Vbr)
- Photon → Elektronen-Lawine → messbares Signal
- Erfordert aktive oder passive Quenching-Schaltung
- Sehr hohe Nachweiswahrscheinlichkeit bei gleichzeitig geringem Dunkelrauschen
Typische Anwendungen
- LIDAR für autonome Fahrzeuge und präzise Entfernungsmessung
- 3D-Bildgebung & Time-of-Flight-Kameras
- Quantentechnologien wie Quantenkommunikation & Kryptografie
- Biophotonik für empfindliche Messungen bis hin zur Einzelmoleküldetektion
- Astronomie zum Nachweis schwacher, weit entfernter Lichtquellen
Vorteile des Geiger-Modus
- Höchste Empfindlichkeit – Nachweis einzelner Photonen
- Sehr schnelle Reaktionszeiten im Pikosekunden-Bereich
- Breite Einsatzmöglichkeiten auch bei extrem schwachen Lichtsignalen
- Zuverlässigkeit durch modernste Quenching- und Rauschunterdrückungstechnologien