Ühe footoni InGaAs fotodetektor

Üksik footonInGaAs fotodetektor

LiDARi kiire arenguga onvalguse tuvastamineSõidukite automaatse jälgimise pilditehnoloogia jaoks kasutataval tehnoloogial ja vahemikutehnoloogial on ka kõrgemad nõuded, traditsioonilises vähese valguse tuvastamise tehnoloogias kasutatava detektori tundlikkus ja ajaline eraldusvõime ei vasta tegelikele vajadustele. Üksikfooton on valguse väikseim energiaühik ja ühe footoni tuvastamise võimega detektor on vähese valguse tuvastamise viimane tööriist. Võrreldes InGaAsigaAPD fotodetektor, InGaAs APD fotodetektoril põhinevatel ühefotoni detektoritel on suurem reageerimiskiirus, tundlikkus ja tõhusus. Seetõttu on kodu- ja välismaal läbi viidud rida uuringuid IN-GAAS APD fotodetektorite ühe footoni detektorite kohta.

Itaalia Milano ülikooli teadlased töötasid esmakordselt välja kahemõõtmelise mudeli, et simuleerida ühe footoni mööduvat käitumist.laviini fotodetektoraastal 1997 ja andis ühe footoni laviini fotodetektori mööduvate karakteristikute arvsimulatsiooni tulemused. Seejärel 2006. aastal kasutasid teadlased MOCVD-d tasapinnalise geomeetria ettevalmistamiseksInGaAs APD fotodetektorühe footoni detektor, mis suurendas ühe footoni tuvastamise efektiivsust 10% -ni, vähendades peegeldavat kihti ja suurendades elektrivälja heterogeensel liidesel. 2014. aastal on tsingi difusioonitingimuste edasise parandamise ja vertikaalse struktuuri optimeerimisega ühefootonilisel detektoril suurem tuvastustõhusus, kuni 30%, ja saavutab ajastusvärina umbes 87 ps. 2016. aastal tegid SANZARO M jt. integreeris InGaAs APD fotodetektori ühefotoni detektori monoliitse integreeritud takistiga, konstrueeris detektoril põhineva kompaktse ühefotoni loendusmooduli ja pakkus välja hübriidkustutusmeetodi, mis vähendas oluliselt laviini laengut, vähendades seeläbi impulsijärgset ja optilist ülekõla. ajastuse värina vähendamine 70 ps-ni. Samal ajal on InGaAs APD uuringuid läbi viinud ka teised uurimisrühmadfotodetektorühe footoni detektor. Näiteks Princeton Lightwave on kavandanud tasapinnalise struktuuriga InGaAs/InPAPD ühe footoni detektori ja võtnud selle kommertskasutusse. Shanghai Tehnilise Füüsika Instituut testis APD fotodetektori ühe fotoni jõudlust, kasutades tsingiladestuste eemaldamist ja mahtuvuslikku tasakaalustatud paisuimpulssi režiimi, mille tume loendus oli 3,6 × 10⁻⁴/ns impulsi sagedusel 1,5 MHz. Joseph P et al. kavandas laiema ribalaiusega mesastruktuuri InGaAs APD fotodetektori ühe footoni detektori ja kasutas neelava kihi materjalina InGaAsP-d, et saada väiksem tumearv ilma tuvastamise efektiivsust mõjutamata.

InGaAs APD fotodetektori ühe footoni detektori töörežiim on vaba töörežiim, see tähendab, et APD fotodetektor peab pärast laviini tekkimist summutama perifeerse vooluringi ja taastuma pärast kustutamist teatud aja jooksul. Kustutamise viivitusaja mõju vähendamiseks jagatakse see jämedalt kahte tüüpi: Üks on passiivse või aktiivse summutusahela kasutamine kustutamise saavutamiseks, näiteks R Thew kasutatav aktiivne kustutusahel jne. Joonis (a) , (b) on lihtsustatud diagramm elektroonilisest juhtimis- ja aktiivkustutusahelast ning selle ühendusest APD fotodetektoriga, mis on välja töötatud töötama väravaga või vabakäigurežiimis, vähendades oluliselt varem realiseerimata impulsijärgset probleemi. Veelgi enam, tuvastamise efektiivsus 1550 nm juures on 10% ja järelimpulsi tõenäosus väheneb alla 1%. Teine on kiire kustutamine ja taastamine, kontrollides eelpinge taset. Kuna see ei sõltu laviiniimpulsi tagasiside juhtimisest, väheneb oluliselt summutamise viiteaeg ja paraneb detektori tuvastamise efektiivsus. Näiteks LC Comandar jt kasutavad väravarežiimi. Valmistati InGaAs / InPAPD põhinev väravaga ühe fotoni detektor. Ühe footoni tuvastamise efektiivsus oli 1550 nm juures üle 55% ja impulsijärgne tõenäosus oli 7%. Selle põhjal rajas Hiina teaduse ja tehnoloogia ülikool liDAR-süsteemi, mis kasutas mitmemoodilist kiudu, mis oli samaaegselt ühendatud vabarežiimi InGaAs APD fotodetektori ühe fotoni detektoriga. Katseaparatuur on näidatud joonistel (c) ja (d) ning 12 km kõrguste mitmekihiliste pilvede tuvastamine on realiseeritud ajalahutusvõimega 1 s ja ruumilise eraldusvõimega 15 m.