Nedávny pokrok vlavínové fotodetektory s vysokou citlivosťou
Vysoká citlivosť na izbovú teplotu 1550 nmdetektor fotodiódy lavíny
V blízkom infračervenom (SWIR) pásme sa v optoelektronickej komunikácii a aplikáciách LIDAR široko používajú diódy s vysokou citlivosťou vysokorýchlostných lavínov. Avšak prúd blízko infračerveného lavínového fotodiódy (APD), v ktorom dominoval de-lavínová lavízová dióda indium gallium Arsenic (InGAAS APD), vždy obmedzený náhodným kolíznym ionizačným hlukom tradičných materiálov multiplikačnej oblasti, fosfidu Indium (Inp) a indium hliníka (indium-hliníkový arzén ( Inna), čo vedie k významnému zníženiu citlivosti zariadenia. V priebehu rokov mnohí vedci aktívne hľadajú nové polovodičové materiály, ktoré sú kompatibilné s procesmi InGAA a Optoelektronických platforiem InP a INP, a majú mimoriadne nízky vplyv na ionizačný šumový výkon ionizačného šumu podobný hromadným kremíkovým materiálom.
Inovatívny 1550 nm detektor lavíny Fotodiode pomáha rozvoju systémov LIDAR
Tím vedcov vo Veľkej Británii a Spojených štátoch prvýkrát úspešne vyvinul nový ultra vysoký citlivosť 1550 nm APD fotodetektor (lavínový fotodetektor), prielom, ktorý sľubuje výrazne zlepšiť výkon systémov LIDAR a iných optoelektronických aplikácií.
Nové materiály ponúkajú kľúčové výhody
Vrcholom tohto výskumu je inovatívne použitie materiálov. Vedci si vybrali GAASSB ako absorpčnú vrstvu a algaassb ako multiplikátorovú vrstvu. Tento dizajn sa líši od tradičných InGAA/INP a prináša významné výhody:
1. Absorpčná vrstva AgaassB: GaassB má podobný absorpčný koeficient ako InGAA a prechod z absorpčnej vrstvy GAASSB na AlgaAssB (multiplikačná vrstva) je ľahší, znižuje účinok pasce a zlepšuje účinnosť rýchlosti a absorpcie zariadenia.
2.ALGAASSB Multiplikátorová vrstva: Multiplikačná vrstva algaassB je lepšia ako tradičná multiplikačná vrstva INP a Inalas vo výkone. Odráža sa hlavne vo vysokom zisku pri izbovej teplote, vysokej šírke pásma a ultra nízky nadmerný hluk.
S vynikajúcimi ukazovateľmi výkonu
NovýFotodetektor APD(Detektor lavíny fotodiódy) tiež ponúka významné zlepšenia metriky výkonu:
1. Ultra vysoký zisk: Ultra vysoký zisk 278 sa dosiahol pri izbovej teplote a nedávno Dr. Jin Xiao zlepšil optimalizáciu a proces štruktúry a maximálny zisk sa zvýšil na M = 1212.
2. Veľmi nízky hluk: vykazuje veľmi nízky nadbytočný hluk (F <3, zisk m = 70; f <4, zisk m = 100).
3. Vysoká kvantová účinnosť: Pri maximálnom zisku je kvantová účinnosť až 5935,3%. Silná teplotná stabilita: Citlivosť rozdelenia pri nízkej teplote je približne 11,83 mV/k.
Obr. 1 prebytočný hluk APDfotodetektorové zariadeniav porovnaní s inými fotodetektormi APD
Vyhliadky na široké aplikácie
Tento nový APD má dôležité dôsledky pre systémy LIDAR a aplikácie fotónov:
1. Vylepšený pomer signálu k šumu: Charakteristiky s vysokým ziskom a nízkym hlukom významne zlepšujú pomer signálu k šumu, čo je rozhodujúce pre aplikácie v prostrediach chudobných na fotón, ako je napríklad monitorovanie skleníkových plynov.
2. Silná kompatibilita: Nový fotodetektor APD (lavínový fotodetektor) je navrhnutý tak, aby bol kompatibilný s súčasnými optoelektronickými platformami Indium fosfidov (INP), čím sa zabezpečuje bezproblémová integrácia s existujúcimi komerčnými komunikačnými systémami.
3. Vysoká prevádzková účinnosť: Môže fungovať efektívne pri izbovej teplote bez zložitých chladiacich mechanizmov, čo zjednoduší nasadenie v rôznych praktických aplikáciách.
Vývoj tohto nového 1550 nm SACM APD fotodetektora (lavínový fotodetektor) predstavuje hlavný prielom v teréne, zaoberá sa kľúčovými obmedzeniami spojenými s prebytočným šumom a produktmi šírky pásma v tradičných dizajnoch fotodetektora APD (Avalanche Photodetector). Očakáva sa, že táto inovácia zvýši schopnosti systémov LIDAR, najmä v bezpilotných systémoch LIDAR, ako aj komunikácie s voľným priestorom.
Čas príspevku: Jan-13-2025