光電探測器的性能除了成本外，還可以根據光的四個基本屬性做出適當的選擇。光是研究自然界物理和化學過程的多功能工具。任何被分析的特定系統都可以通過其發射或反射的光來傳達有關其自身的信息。電信號是處理、傳輸和存儲信息的有效媒介。光電探測器的作用是將以光形式傳播的信息轉換為電信號，同時將信息質量損失降至最低。

光攜帶的信息可以用光的四個基本屬性的任意組合進行編碼：光譜組成(W)、強度(I)以及時間(T)和空間(s)特征(圖1)。因此，選擇合適的光電探測器取決于其在這四個方面的性能，此外還有成本($)，統稱為WITS$。

圖1所示 ，來自被研究系統的光可能包含光譜組成、強度、時間特征(例如，恒定強度、脈沖、指數衰減等)和空間特征(例如，準直光、漫射光等)等形式的系統信息。

光電探測器輸出端的信噪比(S/N)是探測器性能的衡量標準，也是從可用探測器池中選擇時的品質因數。本選擇指南適用于一組四點探測器：光電倍增管(PMT)、光電二極管(PD)、雪崩光電二極管(APD)和硅光電倍增器(SiPM)。

PMT是一種具有光敏光電陰極的真空管，具有提供內部電增益的一系列陽極和信號收集陽極。PMT具有低內部噪聲、10^5~ 10^6量級的增益(μ)和探測單光子的能力。PD是一種光敏的固態器件，具有p-n結，沒有內部增益(μ = 1)。在典型操作中，PD反向偏置到幾伏特。APD是一種內部增益的PD。在典型的操作中，APD反向偏置到接近但小于其擊穿電壓的電壓。增益可達100倍左右。如果反向電壓小于擊穿電壓，則由單個電荷載流子觸發的雪崩會自行熄滅;否則，雪崩必須由外部來撲滅。后一種工作模式被稱為蓋革模式。SiPM是正方形單元或像素的矩形陣列，其中每個單元是APD和淬火電阻的一系列組合。所有的單元格都是平行組合的。在典型的操作中，SiPM是反向偏置的，因此apd在蓋革模式下工作，從而使器件獲得與PMT相當的增益。人們可能會認為SiPM是PMT的固態模擬版本，盡管具有更高的內部噪聲。表1比較了四種光電探測器。

審核編輯 黃宇