Tək foton InGaAs fotodetektoru

Tək fotonInGaAs fotodetektoru

LiDAR-ın sürətli inkişafı iləişıq aşkarlanmasıavtomatik avtomobil izləmə görüntüləmə texnologiyası üçün istifadə olunan texnologiya və müxtəlif texnologiya da daha yüksək tələblərə malikdir, ənənəvi aşağı işıq aşkarlama texnologiyasında istifadə edilən detektorun həssaslığı və vaxt ayırdetmə qabiliyyəti faktiki ehtiyacları ödəyə bilməz. Tək foton işığın ən kiçik enerji vahididir və tək foton aşkarlama qabiliyyətinə malik detektor aşağı işığın aşkarlanmasının son vasitəsidir. InGaAs ilə müqayisədəAPD fotodetektoru, InGaAs APD fotodetektoruna əsaslanan tək fotonlu detektorlar daha yüksək reaksiya sürətinə, həssaslığa və səmərəliliyə malikdir. Buna görə də ölkədə və xaricdə IN-GAAS APD fotodetektorlu tək foton detektorları ilə bağlı bir sıra tədqiqatlar aparılmışdır.

İtaliyanın Milan Universitetinin tədqiqatçıları ilk dəfə tək bir fotonun keçici davranışını simulyasiya etmək üçün ikiölçülü model hazırlayıblar.uçqun fotodetektoru1997-ci ildə və tək foton uçqun fotodetektorunun keçici xüsusiyyətlərinin ədədi simulyasiya nəticələrini verdi. Sonra 2006-cı ildə tədqiqatçılar müstəvi həndəsi hazırlamaq üçün MOCVD-dən istifadə etdilərInGaAs APD fotodetektoruəks etdirici təbəqəni azaltmaqla və heterojen interfeysdə elektrik sahəsini gücləndirməklə tək foton aşkarlama səmərəliliyini 10%-ə yüksəldən tək foton detektoru. 2014-cü ildə sinkin diffuziya şəraitini daha da yaxşılaşdırmaq və şaquli strukturu optimallaşdırmaqla tək fotonlu detektor 30%-ə qədər daha yüksək aşkarlama effektivliyinə malikdir və təxminən 87 ps-lik zaman titrəməsinə nail olur. 2016-cı ildə SANZARO M et al. InGaAs APD fotodetektorunun tək foton detektorunu monolit inteqrasiya olunmuş rezistorla birləşdirdi, detektor əsasında kompakt tək foton sayma modulu dizayn etdi və uçqun yükünü əhəmiyyətli dərəcədə azaldan hibrid söndürmə metodu təklif etdi, bununla da nəbzdən sonrakı və optik çarpışmanı azaldıb, və vaxt titrəməsini 70 ps-ə qədər azaltmaq. Eyni zamanda, digər tədqiqat qrupları da InGaAs APD ilə bağlı araşdırmalar aparıblarfotodetektortək foton detektoru. Məsələn, Princeton Lightwave şirkəti planar quruluşa malik InGaAs/InPAPD tək foton detektorunu layihələndirib və kommersiya istifadəsinə verib. Şanxay Texniki Fizika İnstitutu sink çöküntülərinin çıxarılması və 1,5 MHz nəbz tezliyində 3,6 × 10 ⁻⁴/ns nəbz qaranlıq sayı ilə kapasitiv balanslaşdırılmış qapı impuls rejimindən istifadə edərək APD fotodetektorunun tək foton performansını sınaqdan keçirdi. Joseph P et al. mesa strukturu InGaAs APD fotodetektoru daha geniş diapazonlu tək foton detektoru dizayn etdi və aşkarlama səmərəliliyinə təsir etmədən daha aşağı qaranlıq sayı əldə etmək üçün uducu təbəqə materialı kimi InGaAsP-dən istifadə etdi.

InGaAs APD fotodetektorunun tək foton detektorunun iş rejimi sərbəst iş rejimidir, yəni APD fotodetektoru uçqun baş verdikdən sonra periferik dövrəni söndürməli və müəyyən müddət ərzində söndürüldükdən sonra bərpa edilməlidir. Söndürmə gecikməsinin təsirini azaltmaq üçün o, təqribən iki növə bölünür: Birincisi, söndürməyə nail olmaq üçün passiv və ya aktiv söndürmə dövrəsindən istifadə etməkdir, məsələn, R Thew tərəfindən istifadə edilən aktiv söndürmə dövrəsi və s. Şəkil (a) , (b) elektron idarəetmə və aktiv söndürmə dövrəsinin sadələşdirilmiş diaqramı və onun qapalı və ya sərbəst işləmə rejimində işləmək üçün hazırlanmış APD fotodetektoru ilə əlaqəsidir. əvvəllər həyata keçirilməmiş post-nəbz problemini azaltmaq. Üstəlik, 1550 nm-də aşkarlama səmərəliliyi 10% təşkil edir və nəbzdən sonrakı ehtimal 1% -dən azdır. İkincisi, əyilmə gərginliyinin səviyyəsinə nəzarət etməklə sürətli söndürmə və bərpanı həyata keçirməkdir. Uçqun nəbzinin əks əlaqə nəzarətindən asılı olmadığı üçün söndürmənin gecikmə müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azalır və detektorun aşkarlama effektivliyi artır. Məsələn, LC Comandar et al qapalı rejimdən istifadə edir. InGaAs/InPAPD əsasında qapalı tək fotonlu detektor hazırlanmışdır. Tək foton aşkarlama effektivliyi 1550 nm-də 55% -dən çox idi və nəbzdən sonrakı ehtimal 7% -ə çatdı. Bu əsasda, Çin Elm və Texnologiya Universiteti sərbəst rejimli InGaAs APD fotodetektoru tək foto detektoru ilə eyni vaxtda çox rejimli lifdən istifadə edərək liDAR sistemi qurdu. Təcrübə avadanlığı Şəkil (c) və (d)-də göstərilmişdir və hündürlüyü 12 km olan çoxqatlı buludların aşkarlanması 1 s vaxt və 15 m məkan ayırdetmə qabiliyyəti ilə həyata keçirilir.