Vieno fotono „InGaas“ fotodetektorius

Vienas fotonas„Ingaas“ fotodetektorius

Sparčiai vystantis LiDAR,Šviesos aptikimasTechnologijos ir diapazono technologija, naudojama automatiniam transporto priemonių stebėjimo vaizdo technologijoms, taip pat turi didesnius reikalavimus, detektoriaus, naudojamo tradicinėje silpno apšvietimo technologijoje, jautrumas ir laiko skiriamoji geba negali patenkinti faktinių poreikių. Vienas fotonas yra mažiausias šviesos energijos vienetas, o detektorius, turintis vieno fotono aptikimo gebėjimą, yra galutinis silpno aptikimo įrankis. Palyginti su IngaasAPD fotodetektorius, vieno fotono detektoriai, pagrįsti „InGaas APD“ fotodetektoriumi, turi didesnį atsako greitį, jautrumą ir efektyvumą. Todėl namuose ir užsienyje buvo atlikta daugybė tyrimų, susijusių su „Gaas APD“ fotodetektoriaus pavienių fotonų detektoriais.

Milano universiteto Italijoje tyrėjai pirmiausia sukūrė dvimatį modelį, skirtą modeliuoti vieno fotono trumpalaikį elgesį„Avalanche“ fotodetektorius1997 m. Davė skaitmeninius vieno fotono lavinos fotodetektoriaus trumpalaikių charakteristikų modeliavimo rezultatus. Tada 2006 m„Ingaas APD“ fotodetektoriusVieno fotono detektorius, kuris padidino vieno fotono aptikimo efektyvumą iki 10%, sumažindamas atspindintį sluoksnį ir padidindamas elektrinį lauką nevienalytėje sąsajoje. 2014 m., Dar labiau pagerindamas cinko difuzijos sąlygas ir optimizuodamas vertikalią struktūrą, vieno fotono detektorius turi didesnį aptikimo efektyvumą-iki 30%ir pasiekia maždaug 87 ps laiko nustatymo. 2016 m. Sanzaro M ir kt. Integruotas „InGaaS APD“ fotodetektoriaus vieno fotono detektorius su monolitiniu integruotu rezistoriumi, suprojektavo kompaktišką vieno fotono skaičiavimo modulį, pagrįstą detektoriumi, ir pasiūlė hibridinį gesinimo metodą, kuris žymiai sumažino lavinos krūvį, taip sumažindamas post-pulse ir optinį kroso stalviršį bei optinį „Crosstalk“ ir Sumažinus laiko virpėjimą iki 70 ps. Tuo pat metu kitos tyrimų grupės taip pat atliko „Ingaas APD“ tyrimusfotodetektoriusvieno fotono detektorius. Pavyzdžiui, „Princeton Lightwave“ suprojektavo „Ingaas/InPapD“ vieno fotono detektorių su plokštumine struktūra ir įdėjo jį į komercinį naudojimą. Šanchajaus techninės fizikos institutas patikrino APD fotodetektoriaus vieno fotono veikimą, pašalindamas cinko telkinius ir talpinio subalansuoto vartų impulsų režimą, kurio tamsus skaičius buvo 3,6 × 10 ⁻⁴/ns impulsų, esant 1,5 MHz impulsų dažniui. Joseph P ir kt. Suprojektavo „Mesa“ struktūrą „Ingaas APD Photodetector“ vieno fotono detektoriaus su platesniu juostiniu būdu ir panaudojo „InGaasp“ kaip absorbuojančią sluoksnio medžiagą, kad gautų mažesnį tamsią skaičių, nepaveikdamas aptikimo efektyvumo.

„InGaaS APD“ fotodetektoriaus vieno fotono detektoriaus veikimo režimas yra laisvas veikimo režimas, tai yra, APD fotodetektoriui reikia numalšinti periferinę grandinę po to, kai įvyksta lavina, ir atsigauti po tam tikro laiko gesinimo. Siekiant sumažinti uždelsimo laiko gesinimo laiko poveikį, jis yra apytiksliai padalytas į dvi rūšis: vienas yra naudoti pasyvią ar aktyvią gesinimo grandinę, kad būtų galima numalšinti, pavyzdžiui, aktyvioji gesinimo grandinė, kurią naudoja „R thew“ ir kt. (A) pav. (A) , (b) yra supaprastinta elektroninės valdymo ir aktyvaus gesinimo grandinės ir jos ryšio su APD fotodetektoriumi schema, kuri buvo sukurta darbui veikiančiu ar laisvu bėgimo režimu, žymiai sumažinant Anksčiau nerealizuota problema po impulsų. Be to, aptikimo efektyvumas esant 1550 nm yra 10%, o post-pulse tikimybė sumažėja iki mažiau nei 1%. Antrasis yra greito gesinimo ir atkūrimo realizavimas kontroliuojant šališkumo įtampos lygį. Kadangi tai nepriklauso nuo „Avalanche“ impulsų grįžtamojo ryšio kontrolės, atidėjimo gesinimo laikas žymiai sutrumpėja, o detektoriaus aptikimo efektyvumas pagerinamas. Pavyzdžiui, LC Comandar ir kt. Naudokite vartų režimą. Buvo paruoštas vieno fotono detektorius, pagrįstas „InGaaS“/„InPAPD“. Vieno fotono aptikimo efektyvumas buvo didesnis nei 55%, esant 1550 nm, o 7% po impulsų tikimybė. Remiantis tuo, Kinijos mokslo ir technologijos universitetas sukūrė „LiDAR“ sistemą, naudodama kelių režimų pluoštą tuo pačiu metu kartu su laisvojo režimo „InGaaS APD“ fotodetektoriaus vienfotono detektoriumi. Eksperimentinė įranga parodyta c ir d paveiksle, o daugiasluoksnių debesų, kurių aukštis 12 km, aptikimas yra 1 s, o erdvinė skiriamoji geba yra 15 m.