En fotonInGaAs fotodetektor
S hitrim razvojem LiDAR-ja jezaznavanje svetlobeTehnologija in tehnologija določanja razpona, ki se uporabljata za samodejno slikovno tehnologijo sledenja vozil, imata tudi višje zahteve, občutljivost in časovna ločljivost detektorja, ki se uporablja v tradicionalni tehnologiji zaznavanja pri šibki svetlobi, ne moreta zadostiti dejanskim potrebam. Posamezni foton je najmanjša energetska enota svetlobe, detektor z zmožnostjo zaznave posameznega fotona pa je zadnje orodje zaznavanja šibke svetlobe. V primerjavi z InGaAsAPD fotodetektorenofotonski detektorji, ki temeljijo na InGaAs APD fotodetektorju, imajo večjo odzivno hitrost, občutljivost in učinkovitost. Zato je bila doma in v tujini izvedena vrsta raziskav fotodetektorskih enofotonskih detektorjev IN-GAAS APD.
Raziskovalci z Univerze v Milanu v Italiji so najprej razvili dvodimenzionalni model za simulacijo prehodnega obnašanja enega fotonalavinski fotodetektorleta 1997 in podal rezultate numerične simulacije prehodnih karakteristik enofotonskega lavinskega fotodetektorja. Nato so leta 2006 raziskovalci uporabili MOCVD za pripravo ravninske geometrijeInGaAs APD fotodetektorenofotonski detektor, ki je povečal učinkovitost detekcije enega fotona na 10 % z zmanjšanjem odbojne plasti in okrepitvijo električnega polja na heterogenem vmesniku. Leta 2014 ima enofotonski detektor z nadaljnjim izboljšanjem difuzijskih pogojev cinka in optimizacijo vertikalne strukture višjo učinkovitost detekcije, do 30 %, in doseže časovno tresenje okoli 87 ps. Leta 2016 sta SANZARO M et al. integriral enofotonski detektor InGaAs APD fotodetektorja z monolitnim integriranim uporom, zasnoval kompakten modul za štetje enojnih fotonov, ki temelji na detektorju, in predlagal hibridno metodo dušenja, ki je bistveno zmanjšala lavinski naboj, s čimer se je zmanjšal postpulzni in optični presluh, in zmanjšanje časovnega tresenja na 70 ps. Istočasno so tudi druge raziskovalne skupine izvajale raziskave o InGaAs APDfotodetektorenofotonski detektor. Princeton Lightwave je na primer zasnoval InGaAs/InPAPD enofotonski detektor s planarno strukturo in ga dal v komercialno uporabo. Šanghajski inštitut za tehnično fiziko je preizkusil enofotonsko delovanje fotodetektorja APD z uporabo odstranitve cinkovih usedlin in kapacitivnega uravnoteženega impulznega načina vrat s temnim številom 3,6 × 10 ⁻⁴/ns impulza pri frekvenci impulza 1,5 MHz. Joseph P et al. zasnoval enofotonski detektor InGaAs APD fotodetektorske strukture mesa s širšo pasovno vrzeljo in uporabil InGaAsP kot material absorbirne plasti, da bi dosegel nižje temno število brez vpliva na učinkovitost zaznavanja.
Način delovanja enofotonskega detektorja fotodetektorja InGaAs APD je način prostega delovanja, kar pomeni, da mora fotodetektor APD dušiti periferno vezje, potem ko pride do plazu, in si po dušenju nekaj časa opomore. Da bi zmanjšali vpliv časa zakasnitve kaljenja, ga v grobem razdelimo na dve vrsti: ena je uporaba pasivnega ali aktivnega kaljenja vezja za doseganje kaljenja, kot je aktivno kaljenje vezja, ki ga uporablja R Thew itd. Slika (a) , (b) je poenostavljen diagram elektronskega krmiljenja in aktivnega dušilnega vezja ter njegove povezave s fotodetektorjem APD, ki je bil razvit za delovanje v zaprtem ali prostem teku, kar znatno zmanjša prej nerealiziran problem po impulzu. Poleg tega je učinkovitost detekcije pri 1550 nm 10 %, verjetnost post-pulza pa je zmanjšana na manj kot 1 %. Drugi je uresničiti hitro gašenje in okrevanje z nadzorom ravni prednapetosti. Ker ni odvisen od krmiljenja plazovnega impulza s povratnimi informacijami, se čas zakasnitve dušenja znatno zmanjša in učinkovitost zaznavanja detektorja se izboljša. Na primer, LC Comandar et al uporabljajo zaprti način. Pripravljen je bil zaprt enofotonski detektor na osnovi InGaAs/InPAPD. Učinkovitost zaznavanja enega fotona je bila več kot 55 % pri 1550 nm, dosežena pa je bila verjetnost po impulzu 7 %. Na tej podlagi je Kitajska univerza za znanost in tehnologijo vzpostavila sistem liDAR z uporabo večmodnega vlakna, ki je hkrati povezano z enofotonskim detektorjem fotodetektorja InGaAs APD v prostem načinu. Eksperimentalna oprema je prikazana na sliki (c) in (d), zaznavanje večplastnih oblakov z višino 12 km pa je realizirano s časovno ločljivostjo 1 s in prostorsko ločljivostjo 15 m.
Čas objave: maj-07-2024