Enkelfoton InGaAs fotodetektor

Enkele fotonInGaAs fotodetektor

Met die vinnige ontwikkeling van LiDAR, dieligopsporingTegnologie en afstandstegnologie wat gebruik word vir outomatiese voertuigopsporingsbeeldtegnologie het ook hoër vereistes, die sensitiwiteit en tydresolusie van die detektor wat in die tradisionele lae-ligopsporingstegnologie gebruik word, kan nie aan die werklike behoeftes voldoen nie. 'n 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 tuis en in die buiteland uitgevoer.

Navorsers van die Universiteit van Milaan in Italië het eers 'n tweedimensionele model ontwikkel om die oorgangsgedrag van 'n enkele foton te simuleer.sneeustorting fotodetektorin 1997, en het numeriese simulasieresultate van die oorgangseienskappe van 'n enkelfoton-lawine-fotodetektor gegee. Toe, in 2006, het die navorsers MOCVD gebruik om 'n planêre geometrieseInGaAs APD fotodetektorenkelfotondetektor, wat die enkelfoton-deteksiedoeltreffendheid 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 enkelfoton-detektor 'n hoër deteksiedoeltreffendheid, tot 30%, en bereik 'n tydsberekening van ongeveer 87 ps. In 2016 het SANZARO M et al. die InGaAs APD-fotodetektor enkelfoton-detektor met 'n monolitiese geïntegreerde weerstand geïntegreer, 'n kompakte enkelfoton-telmodule gebaseer op die detektor ontwerp, en 'n hibriede blusmetode voorgestel wat die sneeustortinglading aansienlik verminder het, waardeur na-puls en optiese kruisspraak verminder is, en tydsberekening tot 70 ps verminder is. Terselfdertyd het ander navorsingsgroepe ook navorsing oor InGaAs APD gedoen.fotodetektorenkelfotondetektor. Princeton Lightwave het byvoorbeeld 'n InGaAs/InPAPD-enkelfotondetektor met 'n planêre struktuur ontwerp en dit kommersieel gebruik. Die Sjanghai Instituut vir Tegniese Fisika het die enkelfotonprestasie van die 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 te gebruik. Joseph P et al. het die mesa-struktuur InGaAs APD-fotodetektor-enkelfotondetektor met 'n wyer bandgaping ontwerp, en InGaAsP as die absorberende laagmateriaal gebruik om 'n laer donkertelling te verkry sonder om die deteksie-effektiwiteit te beïnvloed.

Die bedryfsmodus van die InGaAs APD-fotodetektor enkelfotondetektor is vrye bedryfsmodus, dit wil sê, die APD-fotodetektor moet die perifere stroombaan blus nadat 'n sneeustorting 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 'n passiewe of aktiewe blusstroombaan te gebruik om blus te bereik, soos die aktiewe blusstroombaan wat deur die R Thew gebruik word, ens. Figuur (a), (b) is 'n vereenvoudigde diagram van die elektroniese beheer- en aktiewe blusstroombaan en die verbinding daarvan met die APD-fotodetektor, wat ontwikkel is om in 'n hek- of vryloopmodus te werk, wat die voorheen ongerealiseerde na-pulsprobleem aansienlik verminder. Verder is die opsporingsdoeltreffendheid by 1550 nm 10%, en die waarskynlikheid van na-puls word verminder tot minder as 1%. Die tweede is om vinnige blus en herstel te bewerkstellig deur die vlak van voorspanning te beheer. Aangesien dit nie afhanklik is van die terugvoerbeheer van die sneeustortingpuls nie, word die vertragingstyd van blus aansienlik verminder en word die opsporingsdoeltreffendheid van die detektor verbeter. Byvoorbeeld, LC Comandar et al. gebruik die beheerde modus. 'n Beheerde enkelfotondetektor gebaseer op InGaAs/InPAPD is voorberei. Die enkelfotondeteksiedoeltreffendheid was meer as 55% by 1550 nm, en die na-pulswaarskynlikheid van 7% is bereik. Op grond hiervan het die Universiteit van Wetenskap en Tegnologie van China 'n liDAR-stelsel gevestig wat multimodusvesel gelyktydig gekoppel aan 'n vrymodus InGaAs APD-fotodetektor-enkelfotondetektor gebruik. Die eksperimentele toerusting word in Figuur (c) en (d) getoon, en die opsporing van multilaagwolke met 'n hoogte van 12 km word gerealiseer met 'n tydresolusie van 1 s en 'n ruimtelike resolusie van 15 m.