Yagona fotonli InGaAs fotodetektori

Yagona fotonInGaAs fotodetektori

LiDAR ning jadal rivojlanishi bilanyorug'likni aniqlashAvtomatik avtotransport vositalarini kuzatish tasvirlash texnologiyasi uchun ishlatiladigan texnologiya va diapazon texnologiyasi ham yuqori talablarga ega, an'anaviy kam yorug'likni aniqlash texnologiyasida ishlatiladigan detektorning sezgirligi va vaqt o'lchamlari haqiqiy ehtiyojlarni qondira olmaydi. Yagona foton yorug'likning eng kichik energiya birligidir va bitta fotonni aniqlash qobiliyatiga ega detektor kam yorug'likni aniqlashning yakuniy vositasidir. InGaAs bilan solishtirgandaAPD fotodetektori, InGaAs APD fotodetektoriga asoslangan bitta fotonli detektorlar yuqori javob tezligi, sezgirligi va samaradorligiga ega. Shu sababli, uyda va chet elda IN-GAAS APD fotodetektorli yagona foton detektorlari bo'yicha bir qator tadqiqotlar olib borildi.

Italiyaning Milan universiteti tadqiqotchilari birinchi marta bitta fotonning vaqtinchalik harakatini taqlid qilish uchun ikki o'lchovli modelni ishlab chiqdilar.ko'chki fotodetektori1997 yilda va bitta fotonli ko'chki fotodetektorining vaqtinchalik xususiyatlarini raqamli simulyatsiya natijalarini berdi. Keyin 2006 yilda tadqiqotchilar MOCVD dan planar geometriyani tayyorlash uchun foydalandilarInGaAs APD fotodetektoriyagona foton detektori, bu aks ettiruvchi qatlamni kamaytirish va heterojen interfeysdagi elektr maydonini kuchaytirish orqali bitta fotonni aniqlash samaradorligini 10% ga oshirdi. 2014 yilda sink diffuziya sharoitlarini yanada yaxshilash va vertikal tuzilmani optimallashtirish orqali bitta fotonli detektor 30% gacha bo'lgan yuqori aniqlash samaradorligiga ega va taxminan 87 ps vaqt jitteriga erishadi. 2016 yilda SANZARO M va boshqalar. InGaAs APD fotodetektorli bitta foton detektorini monolitik o'rnatilgan rezistor bilan birlashtirdi, detektorga asoslangan ixcham bitta fotonli hisoblash modulini loyihalashtirdi va ko'chki zaryadini sezilarli darajada kamaytiradigan gibrid o'chirish usulini taklif qildi, shu bilan impulsdan keyingi va optik o'zaro bog'lanishni kamaytiradi, va vaqt jitterini 70 ps ga kamaytirish. Shu bilan birga, boshqa tadqiqot guruhlari ham InGaAs APD bo'yicha tadqiqotlar olib borishdifotodetektoryagona foton detektori. Masalan, Princeton Lightwave kompaniyasi planar tuzilishga ega InGaAs/InPAPD yagona foton detektorini ishlab chiqdi va uni tijorat maqsadlarida foydalanishga topshirdi. Shanxay Texnik fizika instituti sink konlarini olib tashlash va 1,5 MGts impuls chastotasida 3,6 × 10 ⁻⁴/ns impulsning qorong'i soni bilan sig'imli muvozanatli eshik impuls rejimidan foydalangan holda APD fotodetektorining yagona fotonli ishlashini sinovdan o'tkazdi. Jozef P va boshqalar. mesa strukturasi InGaAs APD fotodetektori kengroq diapazonga ega bo'lgan yagona foton detektorini ishlab chiqdi va aniqlash samaradorligiga ta'sir qilmasdan pastroq qorong'i sonni olish uchun yutuvchi qatlam materiali sifatida InGaAsP dan foydalandi.

InGaAs APD fotodetektorining yagona foton detektorining ish rejimi erkin ish rejimidir, ya'ni APD fotodetektori ko'chki sodir bo'lgandan keyin periferik kontaktlarning zanglashiga olib o'tishi va ma'lum vaqt davomida o'chirilgandan keyin tiklanishi kerak. Söndürme kechikish vaqtining ta'sirini kamaytirish uchun, u taxminan ikki turga bo'linadi: Birinchisi, o'chirishga erishish uchun passiv yoki faol söndürme sxemasidan foydalanish, masalan, R Thew tomonidan ishlatiladigan faol söndürme davri va hokazo. (a) rasm. , (b) elektron boshqaruv va faol söndürme sxemasining soddalashtirilgan diagrammasi va uning APD fotodetektori bilan ulanishi, u eshikli yoki erkin ish rejimida ishlash uchun ishlab chiqilgan bo'lib, ilgari amalga oshirilmagan post-pulse muammosini sezilarli darajada kamaytiradi. Bundan tashqari, 1550 nm da aniqlash samaradorligi 10% ni tashkil qiladi va impulsdan keyingi ehtimollik 1% dan kamroqqa kamayadi. Ikkinchisi, kuchlanish darajasini nazorat qilish orqali tez söndürme va tiklanishni amalga oshirishdir. Bu ko'chki pulsining teskari nazoratiga bog'liq emasligi sababli, söndürme kechikish vaqti sezilarli darajada kamayadi va detektorning aniqlash samaradorligi yaxshilanadi. Masalan, LC Comandar va boshqalar eshikli rejimdan foydalanadilar. InGaAs/InPAPD asosidagi eshikli bitta fotonli detektor tayyorlandi. Yagona fotonni aniqlash samaradorligi 1550 nm da 55% dan oshdi va impulsdan keyingi ehtimollik 7% ga erishildi. Shu asosda Xitoy Fan va Texnologiya Universiteti erkin rejimli InGaAs APD fotodetektori bir foton detektori bilan bir vaqtda ko‘p rejimli toladan foydalangan holda liDAR tizimini yaratdi. Tajriba uskunasi (c) va (d) rasmda ko'rsatilgan va balandligi 12 km bo'lgan ko'p qatlamli bulutlarni aniqlash 1 s vaqt va 15 m fazoviy o'lchamlari bilan amalga oshiriladi.