Tək fotonlu InGaAs fotodetektoru

Tək fotonInGaAs fotodetektoru

LiDAR-ın sürətli inkişafı ilə,işıq aşkarlanmasıAvtomatik nəqliyyat vasitələrinin izlənməsi görüntüləmə texnologiyası üçün istifadə olunan texnologiya və məsafə ölçmə texnologiyası da daha yüksək tələblərə malikdir, ənənəvi aşağı işıq aşkarlama texnologiyasında istifadə olunan detektorun həssaslığı və vaxt qətnaməsi faktiki ehtiyacları ödəyə bilmir. Tək foton işığın ən kiçik enerji vahididir və tək foton aşkarlama qabiliyyətinə malik detektor aşağı işıq aşkarlamasının son vasitəsidir. InGaAs ilə müqayisədəAPD fotodetektoru, InGaAs APD fotodetektoruna əsaslanan tək fotonlu detektorlar daha yüksək cavab sürətinə, həssaslığa və səmərəliliyə malikdir. Buna görə də, IN-GAAS APD fotodetektorlu tək fotonlu detektorlar üzərində həm ölkə daxilində, həm də xaricdə bir sıra tədqiqatlar aparılmışdır.

İtaliyanın Milan Universitetinin tədqiqatçıları əvvəlcə tək bir fotonun keçici davranışını simulyasiya etmək üçün ikiölçülü model hazırladılar.uçqun fotodetektoru1997-ci ildə tək foton uçqunu fotodetektorunun keçici xüsusiyyətlərinin ədədi simulyasiya nəticələrini vermişdir. Daha sonra 2006-cı ildə tədqiqatçılar MOCVD-dən istifadə edərək müstəvi həndəsi bir şəkil hazırlamışlar.InGaAs APD fotodetektoruTək foton detektoru, əks etdirici təbəqəni azaltmaqla və heterojen interfeysdə elektrik sahəsini gücləndirməklə tək foton aşkarlama səmərəliliyini 10%-ə qədər artırdı. 2014-cü ildə sink diffuziyası şəraitini daha da yaxşılaşdırmaqla və şaquli strukturu optimallaşdırmaqla tək foton detektoru daha yüksək aşkarlama səmərəliliyinə, 30%-ə qədər malikdir və təxminən 87 ps zamanlama titrəyişinə nail olur. 2016-cı ildə SANZARO M və digərləri InGaAs APD fotodetektoru tək foton detektorunu monolit inteqrasiya olunmuş rezistorla birləşdirdi, detektora əsaslanan kompakt tək foton sayma modulu hazırladı və uçqun yükünü əhəmiyyətli dərəcədə azaldan, bununla da impuls sonrası və optik çarpazlığı azaldan və zamanlama titrəyişini 70 ps-ə endirən hibrid söndürmə metodu təklif etdilər. Eyni zamanda, digər tədqiqat qrupları da InGaAs APD üzərində tədqiqatlar aparıblar.fotodetektortək foton detektoru. Məsələn, Princeton Lightwave şirkəti düz quruluşa malik InGaAs/InPAPD tək foton detektoru dizayn etmiş və kommersiya məqsədli istifadəyə vermişdir. Şanxay Texniki Fizika İnstitutu 1,5 MHz impuls tezliyində 3,6 × 10⁻⁴/ns qaranlıq sayı ilə sink çöküntülərinin çıxarılması və tutumlu balanslaşdırılmış qapı impuls rejimindən istifadə edərək APD fotodetektorunun tək foton performansını sınaqdan keçirmişdir. Joseph P və digərləri daha geniş zolaqlı mesa strukturlu InGaAs APD fotodetektoru tək foton detektorunu dizayn etmiş və aşkarlama səmərəliliyinə təsir etmədən daha aşağı qaranlıq sayı əldə etmək üçün udma təbəqəsi materialı kimi InGaAsP-dən istifadə etmişdir.

InGaAs APD fotodetektorunun tək foton detektorunun iş rejimi sərbəst iş rejimidir, yəni APD fotodetektoru uçqun baş verdikdən sonra periferik dövrəni söndürməli və bir müddət söndürüldükdən sonra bərpa olunmalıdır. Söndürmə gecikmə vaxtının təsirini azaltmaq üçün o, təxminən 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 və onun APD fotodetektoru ilə əlaqəsinin sadələşdirilmiş diaqramıdır ki, bu da qapalı və ya sərbəst işləmə rejimində işləmək üçün hazırlanmışdır və əvvəllər reallaşmamış impuls sonrası problemi əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Bundan əlavə, 1550 nm-də aşkarlama səmərəliliyi 10% -dir və impuls sonrası ehtimalı 1%-dən azdır. İkincisi, qərəz gərginliyi səviyyəsini idarə etməklə sürətli söndürmə və bərpanı həyata keçirməkdir. Uçqun impulsunun geribildirim nəzarətindən asılı olmadığı üçün söndürmənin gecikmə müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azalır və detektorun aşkarlama səmərəliliyi artır. Məsələn, LC Comandar və digərləri qapalı rejimdən istifadə edirlər. InGaAs/InPAPD əsaslı qapalı tək fotonlu detektor hazırlanmışdır. Tək fotonlu aşkarlama səmərəliliyi 1550 nm-də 55%-dən çox, impulsdan sonrakı ehtimal isə 7% olmuşdur. Bu əsasda Çin Elm və Texnologiya Universiteti sərbəst rejimli InGaAs APD fotodetektorlu tək fotonlu detektorla eyni vaxtda birləşdirilmiş çoxmodlu lifdən istifadə edən liDAR sistemi yaratmışdır. Təcrübə avadanlığı Şəkil (c) və (d)-də göstərilmişdir və 12 km hündürlükdə çoxqatlı buludların aşkarlanması 1 saniyəlik zaman qətnaməsi və 15 m fəza qətnaməsi ilə həyata keçirilir.