Rivelatore a singolo fotone ad area larga con funzionalità di time-gating

Data di pubblicazione

13-09-2021

Codice

FI.18.056.A

Stato

Disponibile

Data di priorità

20-12-2018

Fase

Nazionale (brevetto concesso) e Internazionale (PCT)

Titolare

Politecnico di Milano, Micro Photon Devices S.r.l.

Dipartimento

DIPARTIMENTO DI FISICA

Autori

Alberto Tosi, Federica Alberta Villa, Franco Zappa, Alessandro Torricelli, Alberto Dalla Mora, Davide Contini, Antonio Giovanni Pifferi, Paola Taroni, Laura Di Sieno, Mauro Buttafava, Enrico Conca, Gabriele Scrofani, Simone Tisa

Descrizione

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.

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.

Campo di applicazione

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

Vantaggi

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

Stadio di sviluppo

Prototipo

Contatto

licensing.tto@polimi.it

PER DOMANDE