FR2895175A1

FR2895175A1 - ULTRA-FAST OPTICAL SIGNAL DETECTOR

Info

Publication number: FR2895175A1
Application number: FR0553926A
Authority: FR
Inventors: Francois Salin; Andrei Belsky; Patrick Martin; Philippe Metivier; Philippe Yvernault
Original assignee: Femlight SA; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite des Sciences et Tech (Bordeaux 1)
Current assignee: Femlight SA; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite des Sciences et Tech (Bordeaux 1)
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-06-22
Also published as: WO2007071872A1

Abstract

L'invention concerne un détecteur de signaux optiques ultra-rapides et/ou de faible intensité comprenant une photocathode (1) convertissant les photons de signaux optiques ultra-rapides entrant en électrons, une zone de focalisation (13) comportant des électrodes de focalisation (2) focalisant lesdits électrons, une zone de déflection (3) comportant un champ électrique transverse produit par des électrodes de déflection (5) déviant lesdits électrons de l'axe (4) perpendiculaire à la photocathode (1), un moyen de ralentissement desdits électrons et une zone d'échantillonnage (12) comportant une fente d'échantillonnage (6) et un multiplicateur d'électrons (7) ayant une première dynode (8) et une anode collectrice d'électron (10),Selon l'invention, le moyen de ralentissement desdits électrons est une zone de décélération des électrons (11 ).The invention relates to a high-speed and / or low-intensity optical signal detector comprising a photocathode (1) converting photons of ultra-fast optical signals entering into electrons, a focusing zone (13) comprising focusing electrodes ( 2) focusing said electrons, a deflection zone (3) comprising a transverse electric field produced by deflection electrodes (5) deviating said electrons from the axis (4) perpendicular to the photocathode (1), a means for slowing down said electrons and a sampling zone (12) having a sampling slot (6) and an electron multiplier (7) having a first dynode (8) and an electron collecting anode (10), according to the invention the means for slowing down said electrons is an electron deceleration zone (11).

Description

La presente invention concerne un detecteur de signaux optiquesThe present invention relates to an optical signal detector

ultra-rapides et/ou de faible intensite. On entend par signaux optiques ultra-rapides, des signaux ayant une duree inferieure a 10 nanosecondes. ultra-fast and / or low intensity. High-speed optical signals are understood to mean signals having a duration of less than 10 nanoseconds.

Avec le developpement des besoins en communication a haut debit, les compagnies de materiels pour les telecommunications optiques ont introduit un nouveau standard de communications a 40 GHz. Dans cette application, les signaux consistent en des impulsions lumineuses produites a une cadence de 40 GHz. With the development of high-speed communication requirements, hardware companies for optical telecommunications have introduced a new 40 GHz communications standard. In this application, the signals consist of light pulses produced at a rate of 40 GHz.

Afin de permettre un retour a zero entre deux bits, it faut utiliser des impulsions de quelques picosecondes (1 û 5 picosecondes typiquement). On connait des systemes electroniques (photodetecteurs suivis d'un echantillonneur electronique) qui permet de detecter des signaux optiques rapides. Ces systemes sont Iimites par la vitesse ultime des circuits electroniques. La limite actuelle se situe autour de 20-30 picosecondes. La vitesse de deplacement des electrons dans le photodetecteur impose une dimension tres faible pour le detecteur ce qui limite fortement sa sensibilite. Les photomultiplicateurs ont une excellente sensibilite mais leur resolution temporelle est limitee a 30 picosecondes. II faut leur associer un detecteur electronique dont la bande passante est superieure a 30 GHz. Les systemes simples ont une resolution temporelle de I'ordre de 1 nanoseconde. Les cameras a balayage de fente presentent des resolutions inferieures a 1 picoseconde mais au prix d'une sensibilite tres limitee et d'une dynamique tres reduite. Leur cout est superieur a 100 K{. Les systemes de correlation optiques impliquent ('utilisation d'un laser femtoseconde a I'interieur du detecteur. La complexite est tres grande et le cout prohibitif. Une premiere idee consiste a integrer des fonctions de detection et d'echantillonnage dans le meme tube. Le cout de ('ensemble est donc potentiellement inferieur a celui de n'importe quelle chaine de detection rapide utilisant un convertisseur photon-electron (photodiode, photomultiplicateur...) suivi d'un systeme electronique ultra-rapide. Nous connaissons un tel dispositif appele dissecteur de radicle Commissioning of Bunch Length Monitor at AMPS (J. Coppens et al., Proc .EPAC 96, Stiges, pp. 1704). Ce dissecteur conventionnel represents sur la figure 1 est destine a ('analyse de radiations synchrotrons mais egalement de tout type de radiation lumineuse dans la mesure ou la photocathode est sensible. Cela peut concerner des longueurs d'ondes allant de ('ultraviolet a I'infrarouge. In order to allow a zero return between two bits, it is necessary to use pulses of a few picoseconds (typically 1 to 5 picoseconds). Electronic systems are known (photodetectors followed by an electronic sampler) which makes it possible to detect fast optical signals. These systems are limited by the ultimate speed of the electronic circuits. The current limit is around 20-30 picoseconds. The speed of movement of the electrons in the photodetector imposes a very small dimension for the detector which greatly limits its sensitivity. Photomultipliers have excellent sensitivity but their temporal resolution is limited to 30 picoseconds. They must be associated with an electronic detector whose bandwidth is greater than 30 GHz. Simple systems have a time resolution of the order of 1 nanosecond. Slit scan cameras have resolutions of less than 1 picosecond, but at the cost of very limited sensitivity and very low dynamics. Their cost is over 100 K. Optical correlation systems involve the use of a femtosecond laser within the detector, the complexity is very great and the cost prohibitive, A first idea is to integrate detection and sampling functions in the same tube. The cost of the set is therefore potentially lower than that of any rapid detection chain using a photon-electron converter (photodiode, photomultiplier, etc.) followed by a high-speed electronic system. The dissector of this article is a dissector of the journal Commissioning of Bunch Length Monitor at AMPS (J. Coppens et al., Proc., EPAC 96, Stiges, pp. 1704) This conventional dissector is shown in Figure 1 for the purpose of analyzing synchrotron radiation but also any type of light radiation to the extent that the photocathode is sensitive, which may relate to wavelengths ranging from ultraviolet to infrared.

Dans ce detecteur, une photocathode 1 convertit les photons d'un signal lumineux rapide en electrons pour les focaliser avant qu'ils ne traversent une zone de deflection 3. Ces electrons traversent ensuite une zone d'echantillonnage 12 comprenant a son entree une feuille de metal 9 (ici de ('aluminium). Cette feuille de metal 9 vise a ralentir les electrons et a reduire leur energie jusqu'a une energie acceptable par la premiere dynode 8 d'un multiplicateur d'efectron 7. La feuille de metal 9 est placee devant la premiere dynode 8. La zone d'echantillonnage 12 comprend a sa sortie une anode collectrice 10. L'epaisseur de la feuille d'aluminium 9 est telle qu'un electron secondaire est transmis pour un electron de plusieurs keV incident sur la feuille 9. Cet electron secondaire est alors de faible energie. La difference de potentiel entre la premiere dynode 8 et la feuille de metal est de 500V environ. En pratique, la photocathode 1 est a environ -10kV et la feuille de metal 9 a -3kV. L'energie des electrons est donc de 7keV. L'energie des electrons secondaires emis par la feuille de metal 9 est quasi nulle. La difference de potentiel entre la premiere dynode 8 et la feuille de metal 9 amene ces electrons secondaires a une energie de 500eV. Des Tors, nous sommes dans les conditions usuelles de fonctionnement d'un multiplicateur d'electrons. In this detector, a photocathode 1 converts the photons of a fast light signal into electrons to focus them before they pass through a deflection zone 3. These electrons then pass through a sampling zone 12 comprising at its entrance a sheet of light. metal 9 (here aluminum) This metal sheet 9 aims to slow down the electrons and reduce their energy up to an acceptable energy by the first dynode 8 of an efectron multiplier 7. The sheet of metal 9 is placed in front of the first dynode 8. The sampling zone 12 comprises at its output a collecting anode 10. The thickness of the aluminum foil 9 is such that a secondary electron is transmitted for an electron of several keV incident on This secondary electron is then of low energy.The potential difference between the first dynode 8 and the metal sheet is about 500 V. In practice, the photocathode 1 is at about -10kV and the metal foil 9a -3kV L The energy of the electrons is therefore 7keV. The energy of the secondary electrons emitted by the sheet of metal 9 is almost zero. The potential difference between the first dynode 8 and the metal foil 9 causes these secondary electrons to have an energy of 500 eV. Tors, we are in the usual conditions of operation of an electron multiplier.

La realisation d'une feuille d'aluminium 9 ayant les proprietes de transmission 1 pour 1 est difficile. L'epaisseur n'est que de quelques micrometres. De plus, la statistique d'emission secondaire doit titre de bonne qualite pour ne pas creer d'instabilite dans le gain du photomultiplicateur. Enfin, la forme et position de la premiere dynode 8 du multiplicateur d'electrons doivent titre calculees afin de garantir une bonne efficacite de collection qui elle aussi entre dans le calcul du gain du multiplicateur. Le rapport signal a bruit d'un photomultiplicateur depend essentiellement de ('efficacite de collection et d'emission secondaire de la premiere dynode 8. Le design du couple feuille de metal 9/premiere dynode 8 est donc primordiale dans ce type de realisation. The production of aluminum foil 9 having the transmission properties 1 to 1 is difficult. The thickness is only a few microns. In addition, the secondary emission statistics must be of good quality so as not to create instability in the gain of the photomultiplier. Finally, the shape and position of the first dynode 8 of the electron multiplier must be calculated to ensure a good collection efficiency which also enters into the calculation of the multiplier gain. The signal-to-noise ratio of a photomultiplier depends essentially on the collection efficiency and secondary emission of the first dynode 8. The design of the sheet metal pair 9 / first dynode 8 is therefore essential in this type of embodiment.

L'invention se propose de simplifier la configuration en collectant les photoelectrons directement sur la premiere dynode 8 avec une energie optimale. Ainsi, ('efficacite d'emission secondaire est optimale et donc le rapport signal a bruit en sortie du multiplicateur d'electrons est meilleur. Le detecteur presente egalement une plus grande sensibilite a la deflection. The invention proposes to simplify the configuration by collecting the photoelectrons directly on the first dynode 8 with optimum energy. Thus, the secondary emission efficiency is optimal and thus the signal-to-noise ratio at the output of the electron multiplier is better.The detector also has a greater sensitivity to deflection.

L'objet de la presente invention est donc de proposer un detecteur de signaux optiques ultra-rapides qui regroupe les avantages de resolution temporelle d'une camera a balayage de fente et de sensibilite d'un photomultiplicateur, a un faible cont. A cet effet, ('invention concerne un detecteur de signaux optiques ultra-rapides et/ou de faible intensite comprenant : - une photocathode convertissant les photons de signaux optiques ultra-rapides entrant en electrons, - une zone de focalisation comportant des electrodes de focalisation focalisant les electrons, - une zone de deflection comportant un champ electrique transverse produit par des electrodes de deflection deviant lesdits electrons de ('axe perpendiculaire a la photocathode, - un moyen de ralentissement des electrons, - une zone d'echantillonnage comportant une fente d'echantillonnage et un multiplicateur d'electrons ayant une premiere dynode et une anode collectrice d'efectron. The object of the present invention is therefore to provide an ultrafast optical signal detector which combines the advantages of time resolution of a scanning camera with slit and sensitivity of a photomultiplier, at a low cont. For this purpose, the invention relates to an ultrafast and / or low intensity optical signal detector comprising: a photocathode converting photons of ultra-fast optical signals entering electrons; a focusing zone comprising focussing electrodes; focusing the electrons, - a deflection zone comprising a transverse electric field produced by deflection electrodes deviating said electrons from (axis perpendicular to the photocathode, - a means of slowing down the electrons, - a sampling zone comprising a slot of and an electron multiplier having a first dynode and an efectron collector anode.

Selon I'invention, le moyen de ralentissement des electrons est une zone de deceleration des electrons. Dans differents modes de realisation possibles, la presente invention concerne egalement les caracteristiques suivantes qui pourront titre considerees isolement ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles et apportent chacune des avantages specifiques : - la zone de deceleration des electrons se situe entre la zone de deflection et la zone d'echantillonnage, - la difference de potentiel de la zone de deceleration des electrons correspond a la tension appliquee au multiplicateur d'electrons, - le potentiel de la fente d'echantillonnage est identique a celui de la premiere dynode, - ('entree et la sortie de la zone de deflection sont au meme potentiel, - le potentiel de la photocathode est superieur a celui de la premiere dynode, - la longueur des differentes zones et le potentiel des electrodes de focalisation sont determines de fawn a obtenir une image electronique des electrons la plus petite sur le plan de la fente d'echantillonnage, - le multiplicateur d'electrons est une chaine de dynodes, - ('anode collectrice est reliee a la masse. L'invention sera decrite plus en detail en reference aux dessins annexes dans lesquels : - La figure 1 est une representation d'un detecteur conventionnel appele dissecteur selon ('art anterieur ; - La figure 2 est une representation schematique d'un detecteur de signaux optiques ultra-rapides selon ('invention ; - La figure 3 est une representation schematique d'un detecteur de signaux optiques selon ('invention, comprenant une chaine de dynodes ; La figure 2 represente un exemple de detecteur de signaux optiques ultra-rapides selon ('invention comprenant une photocathode 1 qui convertit les photons du signal optique entrant en electron. La photocathode 1 est sensible a des longueurs d'ondes allant de ('ultraviolet a I'infrarouge. A proximite de la photocathode 1, un champ electrostatique de plusieurs kV/mm permet ('extraction des electrons dans le vide selon ('axe 4 du tube. Ces electrons sont alors focalises dans une zone de focalisation 13 par des electrodes de focalisation 2 dont le nombre est variable. Les electrons entrent ensuite dans une zone de deflection 3 ou un champ electromagnetique transverse devie les electrons de ('axe 4 perpendiculaire a la photocathode 1. Le detecteur de signaux optiques ultra-rapides comporte egalement une zone d'echantillonnage 12 comprenant une fente d'echantillonnage 6 et un multiplicateur d'electron 7. Le multiplicateur d'electron 7 comprend une premiere dynode 8 et une anode collectrice 10. According to the invention, the means for slowing down the electrons is a zone of deceleration of the electrons. In various possible embodiments, the present invention also relates to the following features which may be considered isolation or in all their technically possible combinations and each bring specific advantages: the zone of electron deceleration is situated between the deflection zone and the sampling zone, - the potential difference of the electron deceleration zone corresponds to the voltage applied to the electron multiplier, - the potential of the sampling slot is identical to that of the first dynode, - ('input and the output of the deflection zone are at the same potential, - the potential of the photocathode is greater than that of the first dynode, - the length of the different zones and the potential of the focusing electrodes are determined so as to obtain an electronic image electrons the smallest in terms of the sampling slot, - the electron multiplier is a chain of dynodes, the collector anode is connected to the mass. The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a representation of a conventional detector called dissector according to the prior art; - Figure 2 is a schematic representation of a signal detector; 3 is a schematic representation of an optical signal detector according to the invention, comprising a chain of dynodes; FIG. 2 represents an example of an ultrafast optical signal detector according to the invention; The invention comprises a photocathode 1 which converts the photons of the incoming optical signal into an electron.The photocathode 1 is sensitive to wavelengths from ultraviolet to infrared.In the vicinity of the photocathode 1, an electrostatic field of several kV / mm allows the extraction of the electrons in the vacuum along the tube axis 4. These electrons are then focused in a focussing zone 13 by focussing electrodes 2. have the number is variable. The electrons then enter a deflection zone 3 or a transverse electromagnetic field of the electrons of the axis 4 perpendicular to the photocathode 1. The ultrafast optical signal detector also comprises a sampling zone 12 comprising a slot of FIG. 6 and an electron multiplier 7. The electron multiplier 7 comprises a first dynode 8 and a collector anode 10.

Le champ electrique applique entre les plaques de deflection 5 est variable et seuls les electrons traversant les plaques 5, lorsque le champ est nut, peuvent traverser la fente d'echantillonnage 6 placee entre la zone de deflection 3 et le multiplicateur d'electron 7. C'est ce qui permet I'echantillonnage temporel. The electric field applied between the deflection plates 5 is variable and only the electrons passing through the plates 5, when the field is nut, can pass through the sampling slot 6 placed between the deflection zone 3 and the electron multiplier 7. This allows temporal sampling.

Le multiplicateur d'electron peut titre une chaine de dynodes 14 comme represents sur la figure 3. II peut titre tout autre type de multiplicateur d'electron. Dans le cas d'evenements photoniques a probabilite faible. La chaine de dynodes 14 peut titre remplacee par une galette de microcanaux ou bien un channeltron. The electron multiplier may be a chain of dynodes 14 as shown in Figure 3. It may be any other type of electron multiplier. In the case of photonic events with low probability. The chain of dynodes 14 may be replaced by a microchannel slab or a channeltron.

Les electrons qui traversent la fente d'echantillonnage 6 ont une energie de plusieurs KeV. Its sont trop energetiques pour pouvoir arracher avec une bonne efficacite les electrons de la premiere dynode 8 d'un multiplicateur d'electron 7 standard. En effet, le maximum d'efficacite d'emission d'electrons secondaires dans les materiaux usuels est atteint pour des electrons ayant une energie d'environ 500eV. The electrons that pass through the sampling slot 6 have an energy of several KeV. They are too energetic to be able to extract with good efficiency the electrons of the first dynode 8 of a standard electron multiplier 7. Indeed, the maximum efficiency of secondary electron emission in the usual materials is reached for electrons having an energy of about 500eV.

Le rendement de conversion et le pouvoir de collection de la premiere dynode 8 d'un multiplicateur d'electrons 7 sont ce qui determine majoritairement le rapport signal a bruit d'un multiplicateur d'electrons. D'ou ('importance de soigner ('interface entre le multiplicateur d'electrons 7 et la fente d'echantillonnage 6. Selon ('invention, le detecteur de signaux optiques ultra-rapides comprend une zone de deceleration des electrons 11 visant a reduire I'energie des electrons avantageusement jusqu'a environ 500eV lorsqu'ils arrivent sur la premiere dynode 8 d'un multiplicateur d'electrons 7. The conversion efficiency and the power of collection of the first dynode 8 of an electron multiplier 7 are what determines mainly the signal-to-noise ratio of an electron multiplier. Hence, the importance of taking care of the interface between the electron multiplier 7 and the sampling slot 6. According to the invention, the ultrafast optical signal detector comprises an electron deceleration zone 11 intended to reduce The energy of electrons advantageously up to about 500eV when they arrive on the first dynode 8 of an electron multiplier 7.

Cette zone de deceleration des electrons 11 se situe entre la zone de deflection 3 et la zone d'echantillonnage 12. Elie participe egalement a Ia focalisation des electrons. Plus precisement, elle se situe entre la fente d'echantillonnage 6 et la sortie de la zone de deflection 16. La longueur LI de la zone de deceleration des electrons 11 peut titre comprise entre 60 et 120 mm sans se limiter. La longueur du detecteur selon ('invention est par consequent plus grande que celle des detecteurs classiques. La distance entre la fente d'echantillonnage 6 et la sortie de la zone de deflection 16 Lo, des detecteurs de ('art anterieur, est inferieure a Li. This electron deceleration zone 11 is located between the deflection zone 3 and the sampling zone 12. Elie also participates in the focusing of the electrons. More precisely, it is located between the sampling slot 6 and the exit of the deflection zone 16. The length LI of the electron deceleration zone 11 may range between 60 and 120 mm without being limited. The length of the detector according to the invention is therefore greater than that of the conventional detectors The distance between the sampling slot 6 and the exit of the deflection zone 16 Lo from the prior art detectors is less than Li.

La zone de deceleration des electrons 11 presente une difference de potentielle reduisant I'energie des electrons qui passe de 4 KeV a 500eV. Cette zone de deceleration des electrons 11 constitue une zone tampon entre la partie determinant la resolution temporelle et la partie assurant la sensibilite. The electron deceleration zone 11 has a potential difference reducing the energy of the electrons from 4 KeV to 500 eV. This electron deceleration zone 11 constitutes a buffer zone between the part determining the temporal resolution and the portion providing the sensitivity.

Le potentiel des electrodes de focalisation 2 et les longueurs des differentes zones 13, 3, 11 sont ajustes afin que ('image electronique des electrons issue de la photocathode 1 soit la plus petite possible sur le plan de la fente d'echantillonnage 6. Pour des raisons de cout, un maximum d'electrode est relie a la masse afin de reduire le nombre d'alimentations. On peut envisager plusieurs moyens de realisation selon que I'on privilegie la performance ou le cont. Pour des raisons de simplicite de construction et de design, ('entree 15 et la sortie 16 de la zone de deflection 3 sont au meme potentiel, a la 5 masse par exemple. Lorsque le multiplicateur d'electron est une chaine de dynodes 14 (figure 3), ('anode collectrice 10 est placee au bout du multiplicateur d'electron 7 et est reliee a la masse de fawn a polariser la premiere dynode 8 en negatif. 10 Dans la pratique, la premiere dynode 8 est a -3,5KV. Pour des raisons de simplicite, le potentiel de la fente d'echantillonnage 6 est egal a celui de la premiere dynode 8. II est tout a fait possible de polariser la chaine de dynodes 14 en positif pour certaines applications. La difference de potentiel de la zone de deceleration des electrons 15 11 correspond donc a la tension appliquee au multiplicateur d'electrons 7, typiquement entre 2 et 3.5kV sans se limiter. Pour que les photoelectrons soient focalises sur la premiere dynode 8 avec une energie de 500eV, it faut donc que le potentiel de la photocathode 1 soit compris entre 2.5 et 4kV. Autrement dit, le potentiel de 20 la photocathode 1 doit titre superieure a celui de la premiere dynode 8 d'au moins 100V jusqu'a 1.5kV, 500V etant optimal. Par exemple, si le maximum d'efficacite d'emission secondaire de la premiere dynode 8 se situe pour une energie d'electron primaire de 500eV, la difference de potentiel entre la photocathode 1 et la premiere dynode 8 25 est de 500V, ce qui fixe le potentiel de la photocathode 1 a -4KV. La difference de potentiel entre la photocathode 1 et cette zone de deflection 3 est importante puisqu'elle determine la vitesse de passage des electrons et donc la sensibilite de deflection. Elie est comprise entre 2.5 et 4kV. 30 L'invention se distingue egalement de ('art anterieur par le fait que le gain d'un multiplicateur d'electrons selon un dispositif de ('art anterieur est independant de I'optique electronique de focalisation tandis que celui selon ('invention est fixe par le potentiel de la premiere dynode 8 qui entre dans le calcul de I'optique electronique pour la focalisation des electrons sur la fente d'echantillonnage 6. The potential of the focusing electrodes 2 and the lengths of the different zones 13, 3, 11 are adjusted so that the electronic image of the electrons resulting from the photocathode 1 is as small as possible in the plane of the sampling slot. reasons of cost, a maximum of electrode is connected to the mass in order to reduce the number of power supplies.It can be envisaged several means of realization according to which one privileges the performance or cont., For reasons of simplicity of construction 15 and the output 16 of the deflection zone 3 are at the same potential, for example the ground, When the electron multiplier is a chain of dynodes 14 (FIG. The collector 10 is placed at the end of the electron multiplier 7 and is connected to the ground in order to bias the first negative dynode 8. In practice, the first dynode 8 is at -3.5 K. For reasons of simplicity , the potential of the sampling slot 6 is equal to that of the first dynode 8. It is quite possible to bias the chain of dynodes 14 positive for certain applications. The potential difference of the electron deceleration zone 11 therefore corresponds to the voltage applied to the electron multiplier 7, typically between 2 and 3.5 kV without being limited. So that the photoelectrons are focused on the first dynode 8 with an energy of 500eV, it is therefore necessary that the potential of the photocathode 1 is between 2.5 and 4kV. In other words, the potential of the photocathode 1 should be greater than that of the first dynode 8 by at least 100V up to 1.5kV, with 500V being optimal. For example, if the maximum secondary emission efficiency of the first dynode 8 is for a primary electron energy of 500 eV, the potential difference between photocathode 1 and first dynode 8 is 500 V, which sets the potential of photocathode 1 to -4KV. The potential difference between the photocathode 1 and this deflection zone 3 is important since it determines the speed of passage of the electrons and therefore the deflection sensitivity. Elie is between 2.5 and 4kV. The invention is also distinguished from the prior art by the fact that the gain of an electron multiplier according to a device of the prior art is independent of the electronic focus optics while the one according to the invention is fixed by the potential of the first dynode 8 which enters into the calculation of the electronic optics for the focusing of the electrons on the sampling slot 6.

Dans d'autres modes de realisation, on peut imaginer permuter la zone de deflection 3 et la zone de focalisation 13. On peut egalement concevoir une focalisation magnetique au lieu d'une focalisation electronique. II est aussi possible de se passer de la feuille de metal, selon la figure 1 de ('art anterieur, en modifiant le materiau constituant la premiere dynode 8 par du GaP : Ce (Phosphure de Gallium dope Cesium). Le GaP : Ce materiau possede en effet un maximum d'efficacite d'emission d'electron secondaire pour des electrons de plusieurs keV. Ce mode de realisation permet en plus de reduire le nombre de dynodes et d'optimiser le rapport signal a bruit. Cependant, le cout de production de ce materiau prohibe la realisation en serie d'un tel produit. Le GaP est rarement utilise sous ces hautes energies, les chances de reussite sont donc incertaines. De nombreux domaines sont susceptibles d'utiliser le detecteur de signaux optiques ultra-rapides selon ('invention, comme par exemple la tomographie optique pour le cancer du sein. Ce systeme de tomographie est base sur des impulsions laser tres breves. Its utilisent actuellement comme detecteurs une camera a balayage de fente dont la sensibilite est de plusieurs ordres de grandeur inferieure a celle du detecteur et le cout est tres important. In other embodiments, it is conceivable to switch the deflection zone 3 and the focusing zone 13. It is also possible to design a magnetic focusing instead of an electronic focusing. It is also possible to dispense with the metal sheet, according to FIG. 1 of the prior art, by modifying the material constituting the first dynode 8 by GaP: Ce (gallium phosphide doped cesium). Indeed, it possesses the maximum efficiency of secondary electron emission for electrons of several keV This embodiment also makes it possible to reduce the number of dynodes and to optimize the signal-to-noise ratio. The production of this material prohibits the production of such a product in series.The GaP is rarely used under these high energies, the chances of success are uncertain.Many areas are likely to use the detector of high-speed optical signals according to The present invention, such as optical tomography for breast cancer, is based on very short laser pulses and is currently used as detectors for a slit scanning camera whose sensitivity is limited. It is several orders of magnitude lower than that of the detector and the cost is very important.

En telemetrie ultra-precise, la capacite de mesure du detecteur de signaux optiques ultra-rapides selon ('invention etant absolue avec des resolutions de I'ordre de la picoseconde, it permettrait d'envisager des telemetres dont la resolution spatiale est de I'ordre de quelques dizaines de micrometres tout en gardant une gamme dynamique allant jusqu'a plusieurs kilometres. In ultra-precise telemetry, the measurement capacity of the ultrafast optical signal detector according to the invention being absolute with resolutions of the order of one picosecond, it would make it possible to envisage telemetry whose spatial resolution is I order of a few tens of microns while maintaining a dynamic range of up to several kilometers.

En biophotonique, le temps de fluorescence des marqueurs est utilise comme mesure de I'environnement physico-chimique de ('objet a analyser. II faut mesurer rapidement des signaux de fluorescence avec des resolutions de I'ordre de la dizaine de picoseconde. In biophotonics, the fluorescence time of the markers is used as a measure of the physicochemical environment of the object to be analyzed Fluorescence signals must be measured rapidly with resolutions of the order of 10 picoseconds.

Le detecteur selon ('invention est aussi utilisable en spectroscopie resolue en temps. On obtient ainsi un detecteur de conception simplifiee avec une efficacite d'emission secondaire optimale et un meilleur rapport signal a bruit en sortie du multiplicateur d'electrons 7. II presente egalement une plus grande sensibilite a la detection. The detector according to the invention is also usable in time-resolved spectroscopy, thus obtaining a detector of simplified design with optimal secondary emission efficiency and a better signal-to-noise ratio at the output of the electron multiplier 7. It also presents greater sensitivity to detection.

Claims

1. High-speed and / or low-intensity optical signal detector comprising: - a photocathode (1) converting photons of ultra-fast optical signals entering into electrons, - a focusing zone (13) comprising focussing electrodes ( 2) focusing said electrons, - a deflection zone (3) comprising a transverse electric field produced by deflection electrodes (5) deviating said electrons of the axis (4) perpendicular to the photocathode (1), - a means of slowing of said electrons; - a sampling zone (12) having a sampling slot (6) and an electron multiplier (7) having a first dynode (8) and an efectron collecting anode (10), characterized in that the means for slowing down said electrons is a zone of deceleration of the electrons (11).

2. High-speed optical signal detector according to claim 1, characterized in that the zone of deceleration of electrons (11) is between the deflection zone (3) and the sampling zone (12).

3. High-speed optical signal detector according to claim 2, characterized in that the potential difference of the electron deceleration zone (11) corresponds to the voltage applied to the electron multiplier (7).

4. High-speed optical signal detector according to claim 3, characterized in that the potential of the sampling slot (6) is identical to that of the first dynode (8).

5. Ultrafast optical signal detector according to claim 3 or 4, characterized in that the potential of the photocathode (1) is greater than that of the first dynode (8).

6. High-speed optical signal detector according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the inlet (15) and the outlet (16) of the deflection zone (3) are at the same potential.

7. High-speed optical signal detector according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the length of the different zones (3, 11 and 13) and the potential of the focusing electrodes (5) are determined so as to obtain an electronic image of the smallest electrons in the plane of the sampling slot (6).

8. ultrafast optical signal detector according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the electron multiplier (7) is a chain of dynodes.

An ultrafast optical signal detector according to claim 8, characterized in that the collector anode (10) is connected to ground.