(57)【要約】【課題】光子を検出した光電変換手段からしばらく流れ続ける再放出電流の影響を被ることなく、短い周期で到来する光子を連続的に検出することが可能な光子検出装置を提供する。【解決手段】光子を吸収して増倍過程を経てその吸収した光子に対応する電気パルス信号を出力することが可能な複数の光電変換手段と、その複数の光電変換手段のうちの電気パルス信号を出力した光電変換手段から出力される電気信号を、電気パルス信号を出力した直後の一定期間遮断する遮断手段、又は、複数の光電変換手段のうちの電気パルス信号を出力した光電変換手段に対して電気パルス信号を出力した直後の一定期間の増倍過程を抑制するように駆動電圧を設定する手段を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光子を吸収して増倍過程を経てその吸収した光子に対応する電気パルス信号を出力することが可能な複数の光電変換手段と、
上記複数の光電変換手段のうちの上記電気パルス信号を出力した光電変換手段から出力される電気信号を、上記電気パルス信号を出力した直後の一定期間遮断する遮断手段を備えた光子検出装置。
【請求項２】
光子を吸収して発生した電子により増倍過程を経てその吸収した光子に対応する電気パルス信号を出力することが可能な複数の光電変換手段と、
上記複数の光電変換手段のうちの上記電気パルス信号を出力した光電変換手段に対して上記電気パルス信号を出力した直後の一定期間の増倍過程を抑制するように駆動電圧を設定する手段を備えた光子検出装置。
【請求項３】
上記複数の光電変換手段はそれぞれ、アバランシェフォトダイオードである請求項１又は２記載の光子検出装置。
【請求項４】
上記複数のアバランシェフォトダイオードは、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、上記ｎ型半導体層及び上記ｐ型半導体層の間に設けられた増倍層と光導波層又は増倍機能と光導波機能とを併せ持つ光導波増倍層を含んで一体的に構成されており、上記ｎ型半導体層に形成された電極又は上記ｐ型半導体層に形成された電極が上記各アバランシェフォトダイオードに対応して分離されている請求項３記載の光子検出装置。
【請求項５】
上記各アバランシェフォトダイオードに対応して分離された複数の電極は、上記各アバランシェフォトダイオードにおいて略同一の確率で光子が吸収されるように、設定された請求項４記載の光子検出装置。
【請求項６】
入射した光子を等しい確率で上記アバランシェフォトダイオードに入力する光スプリッタをさらに備えた請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の光子検出装置。
【請求項７】
順次入射される光子を、上記複数のアバランシェフォトダイオードに順次入力する光子分配手段をさらに備えた請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の光子検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光子検出装置、特に単一光子の検出が可能な光子検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光子検出装置においては、例えば、非特許文献１に示されるように、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）が光検出素子（光電変換素子）として用いられる。しかしながら、アバランシェ・フォトダイオードは光子が入射されていない場合でも熱雑音による微小な暗電流を出力しており、誤った信号を検出する要因となる。従って暗電流をできる限り抑制し、光子の検出による信号のみを検出するために、ＡＰＤは一般的に低温条件の下で使用する必要がある。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｖｏｌ．  ４１（２００２）  ｐｐ．  ６０１６−６０１７  Ｐａｒｔ  １，  Ｎｏ．  １０，  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アバランシェ・フォトダイオードの低温化は熱雑音による暗電流の抑制に効果的であるが、キャリアの増倍過程において半導体中の不純物準位や格子欠陥に捕獲された一部のキャリアが、光子の検出後に熱エネルギーを得て再放出されることにより発生する電流の緩和時間が、低温化によってさらに長くなるという問題がある。従って、時間とともに緩和するこの再放出電流が、光子の吸収による信号電流に比べて無視できない大きさである間は、誤った検出が生じる可能性が高い。そのため、入射する光子パルス列の間隔を十分広く設ける必要がある。このことは、入射光子パルスの繰り返し周波数に上限があることを意味する。すなわち、従来の光子検出装置では、高速な光子パルスには対応できないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は高速な光子パルスの検出が可能な光子検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速な光子パルスの検出を可能とするために、光子を吸収して増倍過程を経てその吸収した光子に対応する電気パルス信号を出力することが可能な複数の光電変換手段と、
上記複数の光電変換手段のうちの上記電気パルス信号を出力した光電変換手段から出力される電気信号を、上記電気パルス信号を出力した直後の一定期間遮断する遮断手段、又は、
上記複数の光電変換手段のうちの上記電気パルス信号を出力した光電変換手段に対して上記電気パルス信号を出力した直後の一定期間の増倍過程を抑制するように駆動電圧を設定する手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
このように構成された本発明に係る光子検出装置では、吸収した光子に対応する一定以上の電圧を有する電気パルス信号を出力した光電変換手段からの電気信号が出力直後の一定期間の間、遮断又は抑制できるので、光子を検出した光電変換手段からしばらく流れ続ける再放出電流の影響を被ることなく、短い周期で到来する光子を連続的に検出することが可能となる。
従って、捕獲キャリアの再放出電流の影響を受けることなく、短い周期で到来する光子を連続的に検出することが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の光子検出装置について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の光子検出装置の構成を概略的に示すブロック図であり、光入射部２と、光スプリッタ３と、温度制御装置５とその温度検出装置内にアレイ状に配置された複数のアバランシェフォトダイオード１と、電源駆動回路４と、検知器６と、制御回路７とを備えている。
【０００９】
この実施の形態１の光子検出装置において、アバランシェフォトダイオード１はそれぞれ入力された光子を吸収して増倍過程を経てその吸収した光子に対応する電気パルス信号を出力することが可能な光電変換手段である。
また、温度制御装置５は、アバランシェフォトダイオード１の周囲温度を、光子が入力されていない状態で流れる暗電流を抑制するために一定の温度以下に制御する。
【００１０】
光入射部２は、その出力ポートが光スプリッタ３の入力ポートに接続されており、入射された光（光子）を光スプリッタ３に入力する。
【００１１】
光スプリッタ３は、光入射部２に接続された入力ポートとアバランシェフォトダイオードの数に等しい数の出力ポートを有しており、入力ポートから入力された光子を等しい確率でいずれかの出力ポートから出力する。
この光スプリッタ３の出力ポートにはそれぞれ、アバランシェフォトダイオード１が接続されており、光入射部２から入射された光子は、光スプリッタ３によって等しい確率で分岐されていずれかのアバランシェフォトダイオード１に入力される。
【００１２】
ここで、光スプリッタ３としては、一般的に使用されている等しい割合で光を分配する光スプリッタを使用することができる。すなわち、本実施の形態１の光子検出装置では、単一光子からなる光パルスを検出するものであり、光入射部２から入力された単一光子は光スプリッタ３から等確率でいずれかの経路に振り分けられ、いずれかのアバランシェフォトダイオード１に入射される。
【００１３】
実施の形態１の光子検出装置において、電源駆動回路４は、アバランシェフォトダイオード１にそれぞれ接続されて各アバランシェフォトダイオード１に電子なだれ現象を起こさせるための逆バイアス電圧を加える。
尚、本実施の形態１では、複数のアバランシェフォトダイオード１を一括して１つの電源駆動回路から逆バイアス電圧を印加するようにしてもよい。
【００１４】
検知器６は、アバランシェフォトダイオード１（電気信号出力ポート）にそれぞれ接続されており、各アバランシェフォトダイオード１から出力される一定の大きさ以上の電気パルス信号を検出し、その電気パルス信号に対応したパルス信号を制御回路７に入力する。
【００１５】
制御回路７は、複数の検知器６から入力されるパルス信号を１つの信号パルス列として出力する。
ここで、制御回路７の入力部分には、検知器６に対応してそれぞれ入力スイッチ又は入力切り換え回路が設けられており、入力スイッチ又は入力切り換え回路によって、複数の検知器６のうちの光子に対応するパルス信号を出力した検知器６からの電気信号を、そのパルス信号が入力された直後の一定期間の間だけ、遮断する。
【００１６】
尚、光子に対応するパルス信号を出力した検知器６からの信号を遮断する一定期間は、（１）光子の検出をしたアバランシェフォトダイオード１における、アバランシェ増倍過程で流れた一部のキャリアにより満たされた捕獲準位から熱的なキャリアの放出によって流れる電流に基づき検知器６から出力される信号が一定以下に（パルスとして認識されなくなる程度まで低く）なるまでの時間、（２）入射光子パルスの周波数（光子同士の間隔）及び（３）アバランシェフォトダイオード１の数等に基づいて設定される。
【００１７】
以上のように構成された実施の形態１の光子検出装置では、光入射部２から入射した光子は、光スプリッタ３により確率的にいずれかのアバランシェフォトダイオード１に入力される。そして、その光子はアバランシェフォトダイオード１の光吸収領域で吸収され、光子の吸収に伴って発生したキャリアはアバランシェ増倍過程を経て電気パルス信号となり、アバランシェフォトダイオード１から出力され、出力された電気パルス信号は検知器６で検出される。このようにして、次々と光子検出装置に入射する光子はいずれかのアバランシェフォトダイオード１によって検出されて、これらの信号は制御回路７を介して一つのパルス信号列になり、光子検出装置から出力される。
【００１８】
ここで、光の検出があったアバランシェフォトダイオード１では、アバランシェ増倍過程で流れた一部のキャリアにより半導体の捕獲準位が満たされているため、その後キャリアの熱的な放出によってしばらくの間微小な電流が流れ続ける。従って、従来の光子検出装置では、次の光子が同じアバランシェフォトダイオードに入射しなくても、この再放出電流がアバランシェ増倍されることにより電気信号が出力され、それがパルス信号と認識されると誤った信号が検出されることになる。
【００１９】
しかしながら、本実施の形態１では、制御回路７の入力部分には、検知器６に対応してそれぞれ入力スイッチ又は入力切り換え回路が設けられ、これにより複数の検知器６のうちの光子に対応するパルス信号を出力した検知器６からの電気信号を、そのパルス信号が出力された直後の一定期間の間だけ一時的に遮断するので、再放出電流による電気信号をパルス信号としして誤って認識することがない。
したがって、本実施の形態１の光子検出装置では、比較的短い間隔で入射される高速の単一光子パルスであっても、捕獲準位からの放出キャリアによる電流の影響を被ることなく、光子パルスの検出効率（検出速度）を飛躍的に高めることが可能となる。
【００２０】
実施の形態１の変形例．
以上の実施の形態１の光子検出装置では、光入射部２に接続される１つの入力ポートとアバランシェフォトダイオードの数に等しい数の出力ポートを有する光スプリッタ３を用いて構成したが、本発明はこれに限られるものではなく、図２に示すように、光スプリッタ３に代えて、それぞれ１つの入力ポートと２つの出力ポートを有しその１つの入力ポートから入力される光を２分配して出力する複数の光スプリッタ３ａを用いて構成してもよい。
尚、図２の光子検出装置において、上述以外の部分は図１の実施の形態１の光子検出装置と同様に構成される。
以上のように構成しても、入射部２から入射された光子が等しい確率でいずれかのアバランシェフォトダイオード１に入力される。
【００２１】
また、本発明では、図１の光スプリッタ３に代えて、図３に示すように、最終的に均等な確率で各アバランシェフォトダイオードに光子が入力されるように、分岐比が設定された光スプリッタ３１，３２，３３，３４を用いて構成しても良い。
【００２２】
ここで、光スプリッタ３１は、１つの入力ポートと２つの出力ポートを有しその入力ポートが光入射部２に接続され、一方の出力ポートが第１番目のアバランシェフォトダイオード１に接続され、他方の出力ポートは光スプリッタ３２の入力ポートに接続される。尚、光スプリッタ３１において、一方の出力ポートと他方の出力ポートの分岐比は、１：３である。
【００２３】
光スプリッタ３２は、１つの入力ポートと２つの出力ポートを有しており、その一方の出力ポートが第２番目のアバランシェフォトダイオード１に接続され、他方の出力ポートは光スプリッタ３３の入力ポートに接続される。尚、光スプリッタ３２において、一方の出力ポートと他方の出力ポートの分岐比は、１：２である。
【００２４】
光スプリッタ３３は、１つの入力ポートと２つの出力ポートを有しており、その一方の出力ポートが第３番目のアバランシェフォトダイオード１に接続され、他方の出力ポートは光スプリッタ３４の入力ポートに接続される。尚、光スプリッタ３３において、一方の出力ポートと他方の出力ポートの分岐比は、１：１である。
【００２５】
また、光スプリッタ３４は、ここでは、スプリッタと称しているが１つの入力ポートから入力された光を１つの出力ポートから出力するものであり、光分配機能を持つ必要はなく、例えば、光導波路等を用いて構成する場合の反射器として機能させるものである。
したがって、図３の構成において、光スプリッタ３３の他方の出力ポートを第４番目のアバランシェフォトダイオード１に接続するようにして、光スプリッタ３４を削除しても良い。
【００２６】
この図３の光子検出装置において、上述した以外の部分は図１の実施の形態１の光子検出装置と同様に構成される。
以上のように構成された図３の光子検出装置は、入射部２から入射された光子が等しい確率でいずれかのアバランシェフォトダイオード１に入力され、実施の形態１の光子検出装置と同様の作用効果を有する。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態２の光子検出装置は、複数のアバランシェフォトダイオード１１，１２，１３，１４を例えば半導体基板上に一体で構成していることを特徴としている。
具体的には、ｐ型又はｎ型の一方の導電型の基板上に、一方の導電型の第１半導体層、光吸収増倍層８０及び他方の導電型の第２半導体層８ｂを積層して、その他方の導電型の第２半導体層８ｂ上に形成された電極１０を各アバランシェフォトダイオード１１，１２，１３，１４に対応させて分離することにより、複数のアバランシェフォトダイオード１１，１２，１３，１４を半導体基板上に一体で構成している。
【００２８】
この一体型のアバランシェフォトダイオードにおいて、光吸収増倍層８０は、例えば、増倍機能と光吸収機能を有する超格子層、または、２つの光ガイド層の間に光吸収層と増倍層を形成した４層構造等により構成される。尚、図４において、８１の符号を付して示す部分は光入射部であり、８ａの符号を付して示す部分は基板と第１半導体層とを含む部分である。
【００２９】
また、各アバランシェフォトダイオードに対応させて分離した電極は、光の導波方向に並置されていて、入射部８１からの距離に対応した確率で光吸収増倍層８０のいずれかの位置で吸収される。
尚、実施の形態２のように導波路型のアバランシェフォトダイオードでは、入射部８１から入射された光子の吸収は入射部８１に近い部分で高頻度に起こり、その確率は、進入する深さとともに指数関数的に減少する。
【００３０】
したがって、本実施の形態２において、分離された電極に対応して構成されるアバランシェフォトダイオード１１，１２，１３，１４における光子の吸収確率を同一にするように、入射部８１から離れた位置に構成されるアバランシェフォトダイオードの電極ほど面積を大きくすることが好ましい。
【００３１】
また、実施の形態２の光子検出装置において、電源駆動回路４と、検出器６及び制御回路７は実施の形態１と同様に構成され、アバランシェフォトダイオード１１，１２，１３，１４に対応して分離された電極１０にそれぞれ電源駆動回路４と検出器６が接続される。
【００３２】
また、以上のように構成された実施の形態２の光子検出装置において、アバランシェフォトダイオード１１，１２，１３，１４には分離された各電極を介して電源駆動回路４により電圧が印加される。そして、光入射部８１から入射された光子は、導波路でもある光吸収増倍層８０を進行する間に吸収され、励起されたキャリアがアバランシェ増倍された結果生じる電流パルス信号が、最も近傍の電極（アバランシェフォトダイオード１１，１２，１３，１４のうちのいずれか）から出力される。そして、その出力信号は分離された電極に接続された検知器６により検出され、制御回路７へ送られる。
【００３３】
ここで、光の吸収があった領域からはしばらく再放出電流が流れ続けるので、実施の形態１と同様にして検知器６からの信号を受けた制御回路７は、一定時間その領域からの信号を通過させないようにするために経路を切り換えて、次の光子の検出信号は別の分離された電極から送られてくるもののみを選択的に検出する。オフ状態にされた経路は定められた一定時間を経過すると、もとのオン状態に復帰する。この構成の場合、停止時間は実施の形態１と同様、入射光子パルスの周波数、電極の分離数（アバランシェフォトダイオードの数）に依存して設定される。
【００３４】
以上のように構成された実施の形態２の光子検出装置において、各電極の幅で区分される領域は、分離された電極の幅に応じた区間ごとに並んだアバランシェフォトダイオードの列とみなすことができ、それぞれ独立したアバランシェ増倍動作をさせることができ、実施の形態１と同様の作用効果を有するとともにさらに以下のような特徴がある。
【００３５】
すなわち、本実施の形態２の光子検出装置では、複数のアバランシェフォトダイオードを１つの半導体基板を用いて、半導体製造プロセスにより一体で構成することができるので、安価でかつ小型にできる。
また、導波路型アバランシェフォトダイオードが形成された基板の端面を光入射部８１として一体で構成することができ、かつ実施の形態１における光子の経路を分岐するための光スプリッタ３を設ける必要はないので、より安価でかつより小型にできる。
【００３６】
尚、本実施の形態２の光子検出装置では、分離された複数の電極において隣り合う電極間に電気的絶縁のために、領域の境界に絶縁層が導入されていても良い。
【００３７】
実施の形態３．
本実施の形態３の光子検出装置は、複数のアバランシェフォトダイオード１の中で、光子を吸収して電気パルス信号を出力したアバランシェフォトダイオードに対してその電気パルス信号を出力した直後の一定期間の増倍過程を抑制するように駆動電圧を設定する手段を設けることにより、実施の形態１と同様の作用効果を実現したものである。
【００３８】
すなわち、本実施の形態３の光子検出装置は、いったん光子を検出したことによる電気パルス信号を出力したアバランシェフォトダイオードでは、その直後、捕獲準位からのキャリア放出による電流がアバランシェ増倍過程を経て誤ったパルス信号として出力する恐れのあるが、アバランシェ増倍の発生には、適当な高電圧（降伏電圧以上）が印加されて、高電界領域が形成されていることが必要であることを利用して以下のように構成したものである。
【００３９】
（１）図１の検知器６に代えてそれぞれ、電源駆動回路の出力電圧を制御するための信号を出力する検知器６ａを設け、その検知器６ａの制御出力端子が信号線９を介して電源駆動回路４ａに接続される。
すなわち、１つのアバランシェフォトダイオード１に対して、１組の電源駆動回路４ａと検知器６ａが設けられ、その検知器６ａの出力端子がその同一組内の電源駆動回路４ａに制御信号を入力する。
この検知器６ａから電源駆動回路４ａに対して出力される制御信号は、検出器６ａが対応するアバランシェフォトダイオードからの電気パルス信号を検出した場合に、その検出直後に出力される。
【００４０】
（２）また、図１の電源駆動回路４に代えて、電源駆動回路４ａを設けている。
この電源駆動回路４ａは、通常時において、対応するアバランシェフォトダイオードに閾値以上の駆動電圧を印加し、検知器６ａから制御信号が入力された場合には、その入力に応答して、対応するアバランシェフォトダイオードに印加する駆動電圧を一定期間遮断または一定期間閾値電圧以下に設定する。
【００４１】
（３）さらに、電源駆動回路４ａと検出器６ａによりアバランシェフォトダイオードに対して電気パルス信号を出力した直後の一定期間の増倍過程を抑制するように駆動電圧を設定する手段を構成したことに伴ない、図１の制御回路７に代えて入力部分に入力スイッチ又は入力切り換え回路のない制御回路７ａとしている。
尚、上記（１）〜（３）以外の部分は、実施の形態１と同様に構成されている。
【００４２】
以上のように構成された実施の形態３の光子検出装置では、光子を吸収してその光子に対応する電気パルス信号を出力したアバランシェフォトダイオードに対して、その逆バイアス電圧を低下させることで電気パルス信号を出力した直後においてはアバランシェ増倍が発生しないようにできる。その結果、アバランシェフォトダイオードにおいて、電気パルス信号を出力した直後に捕獲準位からのキャリア放出による電流が流れ続けている場合であっても、駆動電圧を低くしている間は、アバランシェ増倍されることはない。したがって、捕獲準位からのキャリア放出による電流による誤ったパルスが検知器６で検出されることはなく、誤った電気パルス信号の送信を防ぐことができる。
尚、アバランシェフォトダイオードにおける、電気パルス信号を出力した直後の捕獲準位からのキャリア放出による電流は時間とともに減衰しながら流れ続けるので、アバランシェ増倍が発生しない程度にキャリア放出による電流が減衰した後に、アバランシェ増倍が可能な駆動電圧に戻せばよい。
【００４３】
以上説明したように、アバランシェ増倍過程を経て電気パルス信号を出力した直後にそのアバランシェフォトダイオードに印加する電圧を下げることで強制的にアバランシェ増倍の起きない状態とし、その素子から電気パルス信号が送られてこないようにすることが可能である。
したがって、本実施の形態３の光子検出装置のようにしても、実施の形態１及び２と同様に、誤った電気パルス信号を検出することなく、高い繰り返し周波数の光子パルスに対応する電気パルス信号を検出して出力することができる。
以上の実施の形態３については、実施の形態１をベースにして説明したが、本実施の形態３の特徴的な構成は、実施の形態２の構成にも適用できる。
【００４４】
実施の形態４．
本実施の形態４の光子検出装置は、図６に示すように、実施の形態１の光子検出装置において、光スプリッタ３に代えて、入力された光子の進路を決定するスキャナ１０とそのスキャナ１０を制御するスキャナ制御装置１１とを設けた以外は、実施の形態１と同様に構成される。
この実施の形態４の光子検出装置において、スキャナ１０はこれを駆動するスキャナ制御装置１１によって、順次入力される光子を複数のアバランシェフォトダイオードに例えば上から順番に光子を入力するように制御される。
【００４５】
他の部分は実施の形態１と同様に動作し、検知器６に対応してそれぞれ入力スイッチ又は入力切り換え回路が設けられた制御回路７は、入力スイッチ又は入力切り換え回路によって、複数の検知器６のうちの光子に対応するパルス信号を出力した検知器６からの信号を、そのパルス信号が入力された直後の一定期間の間だけ遮断する。
【００４６】
以上のように構成された実施の形態４の光子検出装置は、実施の形態１と同様の作用効果を有する上にさらに以下のような点で優れている。
すなわち、実施の形態４の光子検出装置では、次々と光入射部２に入力される光子は決められた順序に従って順次アバランシェフォトダイオード１に入力される。したがって、同じアバランシェフォトダイオード１に光子が再び入射されるのは残りのアバランシェフォトダイオード１の全てに振り分けられた後である。したがって、制御回路７において信号の通過を停止させる時間を実施の形態１等に比較して、より長く設定することが可能であり、より確実に再放出電流の影響を排除できる。
【００４７】
また、実施の形態１等の構成においては、確率的に入射される光子が連続して同じアバランシェフォトダイオード１に入力される可能性があり、その場合、後で入力された光子に対応するパルスが検出されない場合が生じる。
しかしながら、本実施の形態４の構成では、入射される光子が連続して同じアバランシェフォトダイオード１に入力される場合はなく、かかる不都合はない。
【００４８】
尚、実施の形態１等の光子検出装置においては、アバランシェフォトダイオードの個数を増やすことにより、光子が連続して同じアバランシェフォトダイオード１に入力される確率を小さくでき、光子に対応するパルスが検出されない場合の確率を実用上問題ないレベルに抑えることができる。
【００４９】
以上の実施の形態１〜４の光子検出装置では、光電変換手段としてアバランシェフォトダイオードを用いて構成したものについて説明した。
しかしながら、本発明は、光電変換手段として光電子増倍管を用いた光子検出装置についても適用できる。
【００５０】
また、本発明において、例えば、光入射部２から各アバランシェフォトダイオード１の間の光の伝搬媒体は光導波路でも自由空間でも良い。
また、実施の形態１〜４では、好ましい形態として、最終的に均等な確率で各アバランシェフォトダイオードに光子が入力されるように構成したが、本発明は均等な確率で各アバランシェフォトダイオードに光子が入力されるものに限られるものではない。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したことから明らかなように、本発明は、光子を吸収して増倍過程を経てその吸収した光子に対応する電気パルス信号を出力することが可能な光電変換手段を複数個備え、その複数の光電変換手段のうちの上記電気パルス信号を出力した光電変換手段から出力される電気信号を、上記電気パルス信号を出力した直後の一定期間遮断する遮断手段、又は、上記複数の光電変換手段のうちの上記電気パルス信号を出力した光電変換手段に対して上記電気パルス信号を出力した直後の一定期間の増倍過程を抑制するように駆動電圧を設定する手段を備えたているので、捕獲キャリアの再放出電流の影響を受けることなく、短い周期で到来する光子を連続的に検出することが可能である。
従って、低温条件下においても高い繰り返し周波数の光子パルスに対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１の光子検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１の変形例１の光子検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１の変形例２の光子検出装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る実施の形態２の光子検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る実施の形態３の光子検出装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る実施の形態４の光子検出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  アバランシェフォトダイオード、２，８１  光入射部、３  光スプリッタ、４，４ａ  電源駆動回路、５  温度制御装置、６，６ａ  検知器、７，７ａ  制御回路、１０  スキャナ、１１  スキャナ制御装置。１１，１２，１３，１４  導波路型のアバランシェフォトダイオード、８０  光吸収増倍層。
【図１】
2004347546.tif 000003
【図２】
2004347546.tif 000004
【図３】
2004347546.tif 000005
【図４】
2004347546.tif 000006
【図５】
2004347546.tif 000007
【図６】
2004347546.tif 000008