Egyetlen fotonInGaAs fotodetektor
A LiDAR rohamos fejlődésével afényérzékelésAz automatikus járműkövető képalkotó technológiához használt technológia és távolságmérő technológia is magasabb követelményeket támaszt, a hagyományos gyenge fényérzékelő technológiában használt érzékelő érzékenysége és időbeli felbontása nem felel meg a tényleges igényeknek. Az egyfoton a fény legkisebb energiaegysége, és az egyfoton-detektáló képességgel rendelkező detektor a gyenge fény észlelésének végső eszköze. Az InGaAs-hoz képestAPD fotodetektor, az InGaAs APD fotodetektoron alapuló egyfoton detektorok nagyobb válaszsebességgel, érzékenységgel és hatékonysággal rendelkeznek. Ezért az IN-GAAS APD fotodetektoros egyfoton detektorokkal kapcsolatos kutatások sorozatát végezték itthon és külföldön.
Az olaszországi Milánói Egyetem kutatói először kétdimenziós modellt fejlesztettek ki egyetlen foton tranziens viselkedésének szimulálására.lavina fotodetektor1997-ben, és numerikus szimulációs eredményeket adott egyetlen fotonlavina fotodetektor tranziens jellemzőiről. Aztán 2006-ban a kutatók MOCVD segítségével készítettek el egy sík geometriátInGaAs APD fotodetektoregyfoton detektor, amely 10%-ra növelte az egyfoton detektálás hatékonyságát a visszaverő réteg csökkentésével és a heterogén interfész elektromos mezőjének fokozásával. 2014-ben a cink diffúziós feltételeinek további javításával és a függőleges szerkezet optimalizálásával az egyfoton detektor magasabb, akár 30%-os észlelési hatékonysággal rendelkezik, és körülbelül 87 ps időzítési jittert ér el. 2016-ban SANZARO M et al. integrálta az InGaAs APD fotodetektor egyfoton detektort egy monolitikus integrált ellenállással, tervezett egy kompakt egyfoton számláló modult a detektor alapján, és javasolt egy hibrid kioltási módszert, amely jelentősen csökkenti a lavinatöltést, ezáltal csökkenti az impulzus utáni és optikai áthallást, ill. az időzítési jitter 70 ps-ra csökkentése. Ugyanakkor más kutatócsoportok is végeztek kutatást az InGaAs APD-vel kapcsolatbanfotodetektoregyfoton detektor. Például a Princeton Lightwave tervezett InGaAs/InPAPD egyfoton detektort sík szerkezettel és helyezte kereskedelmi forgalomba. A Sanghaji Műszaki Fizikai Intézet tesztelte az APD fotodetektor egyfoton teljesítményét a cinklerakódások eltávolításával és a kapacitív kiegyensúlyozott kapu impulzus üzemmóddal, 3,6 × 10 ⁻⁴/ns-os sötét számlálóval, 1,5 MHz-es impulzusfrekvenciával. Joseph P et al. megtervezte a mesa szerkezetű InGaAs APD fotodetektor egyfoton detektort szélesebb sávszélességgel, és InGaAsP-t használt abszorbeáló réteg anyagaként, hogy alacsonyabb sötétségszámot kapjon anélkül, hogy befolyásolná a detektálási hatékonyságot.
Az InGaAs APD fotodetektor egyfoton detektor működési módja szabad üzemmód, vagyis az APD fotodetektornak lavina fellépése után ki kell oltania a perifériás áramkört, majd egy ideig helyre kell állítania a kioltás után. A kioltási késleltetési idő hatásának csökkentése érdekében ezt nagyjából két típusra osztják: Az egyik az, hogy passzív vagy aktív oltóáramkört kell használni a kioltás eléréséhez, mint például az R Thew által használt aktív oltókör stb. (a) ábra. , (b) az elektronikus vezérlő és aktív kioltó áramkör, valamint az APD fotodetektorral való kapcsolatának egyszerűsített diagramja, amelyet úgy fejlesztettek ki, hogy kapuzott vagy szabadon futás módban működjön, jelentősen csökkentve a korábban meg nem valósult utóimpulzus problémát. Ezenkívül az észlelési hatékonyság 1550 nm-en 10%, és az utóimpulzus valószínűsége 1% alá csökken. A második a gyors kioltás és helyreállítás megvalósítása az előfeszítési feszültség szintjének szabályozásával. Mivel nem függ a lavinaimpulzus visszacsatolási vezérlésétől, a kioltás késleltetési ideje jelentősen lecsökken, és a detektor érzékelési hatékonysága javul. Például az LC Comandar és munkatársai a kapuzott módot használják. Egy InGaAs/InPAPD alapú kapuzott egyfoton detektort készítettem. Az egyfoton detektálás hatékonysága 55% felett volt 1550 nm-en, az impulzus utáni valószínűség pedig 7% volt. Ezen az alapon a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem egy liDAR rendszert hozott létre, amely többmódusú szálat használ, egyidejűleg szabad módú InGaAs APD fotodetektor egyfoton detektorral. A kísérleti berendezés a (c) és (d) ábrán látható, a 12 km magasságú többrétegű felhők észlelése 1 s időbeli és 15 m térbeli felbontással valósul meg.
Feladás időpontja: 2024. május 07