Viena fotona InGaAs fotodetektors

Viens fotonsInGaAs fotodetektors

Līdz ar LiDAR straujo attīstību,gaismas noteikšanaArī automātiskās transportlīdzekļu izsekošanas attēlveidošanas tehnoloģijā izmantotajām tehnoloģijām un attāluma noteikšanas tehnoloģijām ir augstākas prasības, taču tradicionālajā vāja apgaismojuma noteikšanas tehnoloģijā izmantotā detektora jutība un laika izšķirtspēja nevar apmierināt faktiskās vajadzības. Viens fotons ir mazākā gaismas enerģijas vienība, un detektors ar viena fotona noteikšanas spēju ir pēdējais instruments vāja apgaismojuma noteikšanai. Salīdzinot ar InGaAs.APD fotodetektorsUz InGaAs APD fotodetektora balstītiem viena fotona detektoriem ir lielāks reakcijas ātrums, jutība un efektivitāte. Tāpēc gan mājās, gan ārzemēs ir veikta virkne pētījumu par IN-GAAS APD fotodetektora viena fotona detektoriem.

Itālijas Milānas Universitātes pētnieki vispirms izstrādāja divdimensiju modeli, lai simulētu viena fotona pārejošu uzvedību.lavīnu fotodetektors1997. gadā un sniedza viena fotona lavīnas fotodetektora pārejas raksturlielumu skaitliskas simulācijas rezultātus. Pēc tam 2006. gadā pētnieki izmantoja MOCVD, lai sagatavotu plaknes ģeometriskuInGaAs APD fotodetektorsviena fotona detektors, kas palielināja viena fotona noteikšanas efektivitāti līdz 10%, samazinot atstarojošo slāni un uzlabojot elektrisko lauku heterogēnajā saskarnē. 2014. gadā, vēl vairāk uzlabojot cinka difūzijas apstākļus un optimizējot vertikālo struktūru, viena fotona detektoram ir augstāka noteikšanas efektivitāte, līdz pat 30%, un tas sasniedz laika svārstības aptuveni 87 ps. 2016. gadā SANZARO M et al. integrēja InGaAs APD fotodetektora viena fotona detektoru ar monolītu integrētu rezistoru, izstrādāja kompaktu viena fotona skaitīšanas moduli, kas balstīts uz detektoru, un ierosināja hibrīda dzēšanas metodi, kas ievērojami samazināja lavīnas lādiņu, tādējādi samazinot pēcimpulsa un optisko šķērsrunu, un samazinot laika svārstības līdz 70 ps. Tajā pašā laikā arī citas pētniecības grupas ir veikušas pētījumus par InGaAs APD.fotodetektorsviena fotona detektors. Piemēram, Princeton Lightwave ir izstrādājis InGaAs/InPAPD viena fotona detektoru ar plaknes struktūru un nodevis to komerciālai lietošanai. Šanhajas Tehniskās fizikas institūts pārbaudīja APD fotodetektora viena fotona veiktspēju, izmantojot cinka nogulšņu noņemšanu un kapacitatīvi balansētu vārtu impulsa režīmu ar tumšo skaitli 3,6 × 10⁻⁴/ns impulsā ar impulsa frekvenci 1,5 MHz. Džozefs P. un līdzautori izstrādāja meza struktūras InGaAs APD fotodetektora viena fotona detektoru ar plašāku joslas spraugu un izmantoja InGaAsP kā absorbējošā slāņa materiālu, lai iegūtu zemāku tumšo skaitli, neietekmējot detektēšanas efektivitāti.

InGaAs APD fotodetektora viena fotona detektora darbības režīms ir brīvās darbības režīms, tas ir, APD fotodetektoram pēc lavīnas ir jāapslāpē perifērijas ķēde un jāatjauno darbība pēc dzēšanas noteiktu laiku. Lai samazinātu dzēšanas aizkaves laika ietekmi, to iedala divos veidos: viens ir pasīvās vai aktīvās dzēšanas ķēdes izmantošana, lai panāktu dzēšanu, piemēram, aktīvās dzēšanas ķēde, ko izmanto R Thew utt. (a) un (b) attēls ir vienkāršota elektroniskās vadības un aktīvās dzēšanas ķēdes diagramma un tās savienojums ar APD fotodetektoru, kas ir izstrādāts darbam slēgtā vai brīvās darbības režīmā, ievērojami samazinot iepriekš nerealizēto pēcimpulsa problēmu. Turklāt detektēšanas efektivitāte pie 1550 nm ir 10%, un pēcimpulsa varbūtība ir samazināta līdz mazāk nekā 1%. Otrais ir ātras dzēšanas un atjaunošanas realizēšana, kontrolējot nobīdes sprieguma līmeni. Tā kā tas nav atkarīgs no lavīnas impulsa atgriezeniskās saites vadības, dzēšanas aizkaves laiks ir ievērojami samazināts un detektora detektēšanas efektivitāte ir uzlabota. Piemēram, LC Comandar et al. izmanto vārtēto režīmu. Tika izveidots vārtētais viena fotona detektors, kura pamatā ir InGaAs/InPAPD. Viena fotona noteikšanas efektivitāte pie 1550 nm bija vairāk nekā 55%, un tika sasniegta 7% pēcimpulsa varbūtība. Pamatojoties uz to, Ķīnas Zinātnes un tehnoloģiju universitāte izveidoja liDAR sistēmu, izmantojot daudzmodu šķiedru, kas vienlaikus savienota ar brīvā režīma InGaAs APD fotodetektora viena fotona detektoru. Eksperimentālais aprīkojums ir parādīts (c) un (d) attēlā, un daudzslāņu mākoņu ar 12 km augstumu noteikšana tiek realizēta ar laika izšķirtspēju 1 s un telpisko izšķirtspēju 15 m.