Egyetlen fotonInGaAs fotodetektor
A LiDAR gyors fejlődésével afényérzékelésAz automatikus járműkövetési képalkotó technológiához használt technológia és távolságmérő technológia szintén magasabb követelményeket támaszt, a hagyományos gyenge fényviszonyok között történő érzékelésben használt detektor érzékenysége és időfelbontása nem tudja kielégíteni a tényleges igényeket. Az egyes fotonok a fény legkisebb energiaegysége, és az egyes fotonok érzékelésére képes detektorok a gyenge fényviszonyok között történő érzékelés végső eszközei. Az InGaAs-hoz képest...APD fotodetektorAz InGaAs APD fotodetektoron alapuló egyfoton detektorok nagyobb válaszidőt, érzékenységet és hatékonyságot mutatnak. Ezért számos kutatást végeztek az IN-GAAS APD fotodetektoros egyfoton detektorokkal kapcsolatban belföldön és külföldön.
Az olaszországi Milánói Egyetem kutatói elsőként fejlesztettek ki egy kétdimenziós modellt egyetlen foton tranziens viselkedésének szimulálására.lavina fotodetektor1997-ben, és numerikus szimulációs eredményeket adtak egyetlen foton lavina fotodetektor tranziens karakterisztikájáról. Majd 2006-ban a kutatók MOCVD-t használtak egy síkbeli geometriaiInGaAs APD fotodetektoregyfoton detektor, amely a fényvisszaverő réteg csökkentésével és a heterogén határfelületen lévő elektromos tér fokozásával 10%-ra növelte az egyfoton detektálási hatékonyságot. 2014-ben a cink diffúziós feltételeinek további javításával és a függőleges szerkezet optimalizálásával az egyfoton detektor akár 30%-os detektálási hatékonyságot is elért, és körülbelül 87 ps időzítési jittert ért el. 2016-ban SANZARO M és munkatársai integrálták az InGaAs APD fotodetektor egyfoton detektorát egy monolitikus integrált ellenállással, egy kompakt, egyfoton számláló modult terveztek a detektor alapján, és egy hibrid kioltási módszert javasoltak, amely jelentősen csökkentette a lavina töltést, ezáltal csökkentve az impulzus utáni és optikai áthallást, és 70 ps-ra csökkentve az időzítési jittert. Ugyanakkor más kutatócsoportok is végeztek kutatásokat az InGaAs APD-vel kapcsolatban.fotodetektoregyfoton detektor. Például a Princeton Lightwave síkszerkezetű InGaAs/InPAPD egyfoton detektort tervezett és helyezett kereskedelmi forgalomba. A Sanghaji Műszaki Fizikai Intézet tesztelte az APD fotodetektor egyfoton teljesítményét cinklerakódások eltávolításával és kapacitív kiegyensúlyozott kapuimpulzus móddal, 3,6 × 10⁻⁴/ns sötétfoton-számmal, 1,5 MHz impulzusfrekvencián. Joseph P és munkatársai szélesebb tiltott sávú, mesa szerkezetű InGaAs APD fotodetektor egyfoton detektort terveztek, és InGaAsP-t használtak abszorbeáló réteg anyagaként, hogy alacsonyabb sötétfoton-számot érjenek el a detektálási hatékonyság befolyásolása nélkül.
Az InGaAs APD fotodetektor egyfotonos detektorának működési módja szabad üzemmód, azaz az APD fotodetektornak lavina bekövetkezte után ki kell oltania a perifériás áramkört, majd egy bizonyos ideig tartó kioltás után helyre kell állítania az állapotát. A kioltási késleltetési idő hatásának csökkentése érdekében nagyjából két típusra osztható: Az egyik a passzív vagy aktív kioltási áramkör használata a kioltás eléréséhez, mint például az R Thew által használt aktív kioltási áramkör stb. Az (a) és (b) ábra az elektronikus vezérlő és az aktív kioltási áramkör, valamint az APD fotodetektorral való kapcsolatának egyszerűsített diagramja, amelyet kapuzott vagy szabadon futó módban való működésre fejlesztettek ki, jelentősen csökkentve a korábban nem tapasztalt utóimpulzus-problémát. Ezenkívül az érzékelési hatékonyság 1550 nm-en 10%, az utóimpulzus valószínűsége pedig 1% alá csökken. A második a gyors kioltás és helyreállítás megvalósítása az előfeszítő feszültség szintjének szabályozásával. Mivel ez nem függ a lavinaimpulzus visszacsatolásos vezérlésétől, a kioltás késleltetési ideje jelentősen csökken, és a detektor érzékelési hatékonysága javul. Például LC Comandar és munkatársai a kapuzott módot használják. Készítettek egy InGaAs/InPAPD alapú kapuzott egyfoton detektort. Az egyfoton detektálási hatékonyság több mint 55% volt 1550 nm-en, és az impulzus utáni valószínűség 7% volt. Ennek alapján a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem létrehozott egy liDAR rendszert, amely többmódusú szálat használ egyidejűleg egy szabadmódusú InGaAs APD fotodetektoros egyfoton detektorral. A kísérleti berendezést a (c) és (d) ábra mutatja, és a 12 km magas többrétegű felhők detektálása 1 s időfelbontással és 15 m térbeli felbontással valósult meg.
Közzététel ideje: 2024. május 7.