Řídicí obvod detektoru jednotlivých fotonů pro kosmické projekty se zvýšenou teplotní stabilitou

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá optimalizací polovodičových jednofotonových detektorů, tyto typy detektorů mohou dosáhnout časového rozlišení lepšího než 20 ps a stability zpoždění výrazně lepší než 1 ps. Používají se v mnoha oblastech vědy a průmyslu nejen na Zemi, ale i ve vesmíru. Hlavním zájmem této diplomové práce je detektor vyvíjen pro ''European Laser Timing'', což je projekt Evropské vesmírné agentury, který má za cíl zlepšit přenos informace o času z atomových hodin, které jsou na palubě Mezinárodní vesmírné stanice, na Zemi. Cílem této diplomové práce je zlepšit teplotní stabilitu zpoždění detektoru a rychlost jeho zhášení, čehož jsem se snažil dosáhnout modernizací současné podoby řídicího obvodu detektoru. Tedy jsem vhodně upravil celé detektorové pouzdro a změřil jeho nové vlastnosti. Nový detektor vykazoval jak lepší stabilitu detekčního zpoždění, tak rychlost zhášení, proto jsem usoudil, že cíle diplomové práce byly splněny. Nakonec tato práce pokračovala nad rámec původního zadání a zkoumala také vylepšení kontinuálně běžících detektorů jednofotonových detektorů u kterých jsem srovnával různé konfigurace jejich řídícího obvodu.

This master thesis deals with optimization of semiconductor single photon detectors, these kinds of detectors can achieve time resolution better than 20 ps and propagation delay stability significantly better than 1 ps. They are used in many areas of science and industry, not only on Earth, but also in space. The detector that is of main interest to this master thesis is being developed for European Laser Timing, which is a European Space Agency project meant to facilitate transmission of time information from the atomic clock aboard International Space Station to Earth. The goals of this master thesis are to improve the detector's propagation delay temperature stability and the detector's quenching speed. I have attempted to accomplish this by modernizing the current design of the detector's control circuit. I have appropriately modified the integrated detector package and measured its novel properties. The new detector package displayed both better propagation delay stability and quenching speed, therefore I have concluded this master thesis as successful. In the end, this work proceeded beyond the scope of the thesis assignment and explored the improvement of continuously operated single photon detectors, for which I have compared different configurations of their control circuits.