Los fotodetectores de avalancha de un solo fotón detectan luz individual
Un fotodetector de avalancha de un solo fotón, o SPAD, es un sensor que puede percibir un único fotón de luz. Funciona con un voltaje superior a su tensión de ruptura, lo que provoca que un solo fotón desencadene una avalancha de electrones fácil de medir. Esta extrema sensibilidad permite captar señales de luz muy débiles o medir tiempos de llegada con una precisión extrema. Por ello, estos dispositivos son fundamentales en sistemas que requieren detectar niveles mínimos de luz o cronometrar eventos lumínicos con gran exactitud.
Los sistemas LiDAR y de tiempo de vuelo usan esta tecnología
La capacidad de medir el tiempo que tarda un pulso de luz en regresar al sensor es la base de la tecnología LiDAR y de los sistemas de medición por tiempo de vuelo (ToF). Los SPAD, al detectar fotones individuales, permiten que estos sistemas calculen distancias con una resolución muy alta, incluso en condiciones de poca luz. Esto posibilita que coches autónomos, drones y dispositivos de realidad aumentada perciban y mapeen su entorno en tres dimensiones con gran detalle y rapidez, lo que es esencial para navegar de forma segura.
La fabricación en silicio permite integrar estos sensores
Un avance clave es fabricar estos fotodetectores directamente en procesos de silicio estándar, como la tecnología CMOS. Esto permite crear matrices densas de miles o millones de SPAD en un solo chip, formando lo que se conoce como un sensor de imagen SPAD o un sensor LiDAR en chip. Integrar el sensor de esta manera reduce costes, tamaño y consumo de energía, lo que facilita incorporar esta tecnología sensible en productos de consumo y sistemas integrados de forma masiva.
Aunque detectar un solo fotón suena a ciencia ficción, en la práctica a veces significa que el sensor también detecta... el suspiro de desesperación de un ingeniero cuando un rayo cósmico altera una medición crítica.
