Enkelfoton InGaAs-fotodetektor

Enkele fotonInGaAs fotodetektor

Met die vinnige ontwikkeling van LiDAR, het dielig opsporingtegnologie en reeks tegnologie wat gebruik word vir outomatiese voertuig dop beelding tegnologie het ook hoër vereistes, die sensitiwiteit en tyd resolusie van die detektor wat gebruik word in die tradisionele lae lig opsporing tegnologie kan nie voldoen aan die werklike behoeftes. Enkelfoton is die kleinste energie-eenheid van lig, en die detektor met die vermoë van enkelfotonopsporing is die finale instrument vir lae ligopsporing. In vergelyking met InGaAsAPD fotodetektor, Enkelfotondetektors gebaseer op InGaAs APD fotodetektor het hoër reaksiespoed, sensitiwiteit en doeltreffendheid. Daarom is 'n reeks navorsing oor IN-GAAS APD-fotodetektor-enkelfotondetektors by die huis en in die buiteland uitgevoer.

Navorsers van die Universiteit van Milaan in Italië het eers 'n tweedimensionele model ontwikkel om die verbygaande gedrag van 'n enkele foton te simuleerstortvloed fotodetektorin 1997, en het numeriese simulasieresultate van die verbygaande kenmerke van 'n enkelfotonstortingfotodetektor gegee. Toe in 2006 het die navorsers MOCVD gebruik om 'n planêre meetkundige voor te bereiInGaAs APD fotodetektorenkelfotondetektor, wat die enkel-fotondetectiedoeltreffendheid tot 10% verhoog het deur die reflektiewe laag te verminder en die elektriese veld by die heterogene koppelvlak te verbeter. In 2014, deur die sinkdiffusietoestande verder te verbeter en die vertikale struktuur te optimaliseer, het die enkel-fotondetektor 'n hoër opsporingsdoeltreffendheid, tot 30%, en behaal 'n tydsberekeningsjitter van ongeveer 87 ps. In 2016 het SANZARO M et al. het die InGaAs APD-fotodetektor enkelfotondetektor met 'n monolitiese geïntegreerde weerstand geïntegreer, 'n kompakte enkelfoton-telmodule ontwerp gebaseer op die detektor, en 'n hibriede blusmetode voorgestel wat stortvloedlading aansienlik verminder het, en sodoende post-puls en optiese oorspraak verminder, en vermindering van tydsberekening tot 70 ps. Terselfdertyd het ander navorsingsgroepe ook navorsing oor InGaAs APD gedoenfotodetektorenkelfotondetektor. Princeton Lightwave het byvoorbeeld InGaAs/InPAPD-enkelfotondetektor met vlakke struktuur ontwerp en dit in kommersiële gebruik gebruik. Die Sjanghai Instituut vir Tegniese Fisika het die enkel-foton werkverrigting van APD fotodetektor getoets deur die verwydering van sinkneerslae en die kapasitiewe gebalanseerde hekpulsmodus met 'n donkertelling van 3.6 × 10 ⁻⁴/ns puls teen 'n pulsfrekwensie van 1.5 MHz. Joseph P et al. ontwerp die mesa-struktuur InGaAs APD fotodetektor enkelfotondetektor met wyer bandgaping, en gebruik InGaAsP as die absorberende laagmateriaal om 'n laer donkertelling te verkry sonder om die opsporingsdoeltreffendheid te beïnvloed.

Die bedryfsmodus van die InGaAs APD fotodetektor enkelfotondetektor is vrye werkingsmodus, dit wil sê, die APD fotodetektor moet die perifere stroombaan blus nadat 'n stortvloed plaasgevind het, en herstel na blus vir 'n tydperk. Om die impak van blusvertragingstyd te verminder, word dit rofweg in twee tipes verdeel: Een is om passiewe of aktiewe bluskring te gebruik om blus te bewerkstellig, soos die aktiewe bluskring wat deur die R Thew gebruik word, ens. Figuur (a) , (b) is 'n vereenvoudigde diagram van die elektroniese beheer- en aktiewe bluskring en sy verbinding met APD-fotodetektor, wat ontwikkel is om in hekwerk of vrylopende modus te werk, wat die voorheen ongerealiseerde na-pulsprobleem aansienlik verminder. Boonop is die opsporingsdoeltreffendheid by 1550 nm 10%, en die waarskynlikheid van post-puls word verminder tot minder as 1%. Die tweede is om vinnige blus en herstel te realiseer deur die vlak van voorspanningspanning te beheer. Aangesien dit nie afhang van die terugvoerbeheer van stortvloedpulse nie, word die vertragingstyd van blus aansienlik verminder en word die opsporingsdoeltreffendheid van die detektor verbeter. Byvoorbeeld, LC Comandar et al gebruik die omheinde modus. 'n Omheinde enkelfotondetektor gebaseer op InGaAs/InPAPD is voorberei. Die enkel-foton opsporing doeltreffendheid was meer as 55% by 1550 nm, en die post-puls waarskynlikheid van 7% is bereik. Op hierdie basis het die Universiteit van Wetenskap en Tegnologie van China 'n liDAR-stelsel tot stand gebring wat multi-modus vesel gelyktydig gekoppel is aan 'n vrymodus InGaAs APD fotodetektor enkel-foton detector. Die eksperimentele toerusting word in Figuur (c) en (d) getoon, en die opsporing van meerlaagse wolke met 'n hoogte van 12 km word gerealiseer met 'n tydresolusie van 1 s en 'n ruimtelike resolusie van 15 m.