En sam fotonInGaAs fotodetektor
Z naglim razvojem LiDAR-ja jezaznavanje svetlobeTehnologija in tehnologija merjenja razdalje, ki se uporabljata za samodejno sledenje vozil, imata tudi višje zahteve, občutljivost in časovna ločljivost detektorja, ki se uporablja v tradicionalni tehnologiji zaznavanja šibke svetlobe, pa ne moreta zadostiti dejanskim potrebam. Posamezni foton je najmanjša energijska enota svetlobe, detektor z zmožnostjo zaznavanja posameznega fotona pa je končno orodje za zaznavanje šibke svetlobe. V primerjavi z InGaAsAPD fotodetektorEnofotonski detektorji na osnovi InGaAs APD fotodetektorja imajo večjo odzivno hitrost, občutljivost in učinkovitost. Zato je bila doma in v tujini izvedena vrsta raziskav o enofotonskih IN-GAAS APD fotodetektorjih.
Raziskovalci z Univerze v Milanu v Italiji so najprej razvili dvodimenzionalni model za simulacijo prehodnega vedenja posameznega fotona.plazovni fotodetektorleta 1997 in podal rezultate numerične simulacije prehodnih karakteristik fotodetektorja z enim fotonskim plazom. Nato so leta 2006 raziskovalci uporabili MOCVD za pripravo planarnega geometrijskegaInGaAs APD fotodetektordetektor posameznih fotonov, ki je povečal učinkovitost zaznavanja posameznih fotonov na 10 % z zmanjšanjem odsevne plasti in okrepitvijo električnega polja na heterogenem vmesniku. Leta 2014 je detektor posameznih fotonov z nadaljnjim izboljšanjem pogojev difuzije cinka in optimizacijo vertikalne strukture dosegel višjo učinkovitost zaznavanja, do 30 %, in dosegel časovno tresenje približno 87 ps. Leta 2016 so SANZARO M in sodelavci integrirali detektor posameznih fotonov InGaAs APD z monolitnim integriranim uporom, zasnovali kompaktni modul za štetje posameznih fotonov na osnovi detektorja in predlagali hibridno metodo gašenja, ki je znatno zmanjšala plazovni naboj, s čimer se je zmanjšalo presluh po impulzu in optično presluh ter časovno tresenje na 70 ps. Hkrati so tudi druge raziskovalne skupine izvedle raziskave InGaAs APD.fotodetektordetektor posameznih fotonov. Princeton Lightwave je na primer zasnoval detektor posameznih fotonov InGaAs/InPAPD z ravninsko strukturo in ga dal v komercialno uporabo. Šanghajski inštitut za tehnično fiziko je preizkusil delovanje fotodetektorja APD pri posameznih fotonih z odstranitvijo cinkovih usedlin in kapacitivnim uravnoteženim načinom pulziranja vrat s številom temnih impulzov 3,6 × 10⁻⁴/ns pri frekvenci pulzov 1,5 MHz. Joseph P in sodelavci so zasnovali detektor posameznih fotonov InGaAs APD fotodetektorja z meza strukturo in širšo pasovno vrzeljo ter uporabili InGaAsP kot material absorpcijske plasti, da bi dosegli nižje število temnih impulzov, ne da bi to vplivalo na učinkovitost zaznavanja.
Način delovanja enofotonskega detektorja InGaAs APD fotodetektorja je prosti način delovanja, kar pomeni, da mora APD fotodetektor po plazu pogasiti periferno vezje in si po gašenju za določen čas opomoči. Da bi zmanjšali vpliv časa zakasnitve gašenja, ga v grobem delimo na dve vrsti: ena je uporaba pasivnega ali aktivnega gasilnega vezja za doseganje gašenja, kot je aktivno gasilno vezje, ki ga uporablja R Thew itd. Slika (a) in (b) prikazuje poenostavljen diagram elektronskega krmiljenja in aktivnega gasilnega vezja ter njegovo povezavo s fotodetektorjem APD, ki je bil razvit za delovanje v načinu z zaporo ali v načinu prostega teka, kar znatno zmanjša prej nerealizirano težavo po impulzu. Poleg tega je učinkovitost zaznavanja pri 1550 nm 10 %, verjetnost po impulzu pa se zmanjša na manj kot 1 %. Druga je doseganje hitrega gašenja in okrevanja z nadzorom ravni prednapetosti. Ker ni odvisen od povratnega krmiljenja plaznega impulza, se čas zakasnitve gašenja znatno zmanjša in učinkovitost zaznavanja detektorja se izboljša. Na primer, LC Comandar in sodelavci uporabljajo način z zapiranjem. Pripravljen je bil detektor z enim fotonom z zapiranjem, ki temelji na InGaAs/InPAPD. Učinkovitost zaznavanja posameznih fotonov je bila pri 1550 nm več kot 55 %, dosežena pa je bila 7 % verjetnost post-pulza. Na tej podlagi je Univerza za znanost in tehnologijo Kitajske vzpostavila sistem liDAR z uporabo večmodnega vlakna, ki je hkrati povezano s prostomodnim fotodetektorjem InGaAs APD in detektorjem enim fotonom. Eksperimentalna oprema je prikazana na slikah (c) in (d), zaznavanje večplastnih oblakov z višino 12 km pa je izvedeno s časovno ločljivostjo 1 s in prostorsko ločljivostjo 15 m.
Čas objave: 7. maj 2024