Photodetektor s jedným fotónom Ingaas

Jediná fotónIngaas fotodetektor

S rýchlym vývojom Lidardetekcia svetlaTechnológia a technológia Ranging používaná pre technológiu automatického sledovania vozidiel má tiež vyššie požiadavky, citlivosť a časové rozlíšenie detektora používaného v tradičnej technológii detekcie s nízkym svetlom nemôžu splniť skutočné potreby. Jeden fotón je najmenšou energetickou jednotkou svetla a detektor so schopnosťou detekcie jednej fotónu je konečným nástrojom detekcie s nízkym svetlom. V porovnaní s InGAASFotodetektor APD, detektory s jedným fotónom založené na fotodetektore APD InGAAS majú vyššiu rýchlosť odozvy, citlivosť a účinnosť. Preto sa doma aj v zahraničí uskutočnila séria výskumov o jednosmerných fotónových detektoroch fotodetektora APD.

Vedci z Milánovej univerzity v Taliansku prvýkrát vyvinuli dvojrozmerný model na simuláciu prechodného správania jedného fotónulavínový fotodetektorv roku 1997 a poskytla numerické simulačné výsledky prechodných charakteristík jednej fotónovej lavínovej fotodetektoru. Potom v roku 2006 vedci použili MOCVD na prípravu planárnej geometrieIngaas APD fotodetektorDetektor s jedným fotónom, ktorý zvýšil účinnosť detekcie jednofotónu na 10% znížením reflexnej vrstvy a zvýšením elektrického poľa na heterogénnom rozhraní. V roku 2014, ďalším zlepšením podmienok difúzie zinku a optimalizáciou vertikálnej štruktúry, má detektor s jedným fotónom vyššiu účinnosť detekcie až do 30%a dosahuje časovací jitter asi 87 ps. V roku 2016 Sanzaro M a kol. Integroval detektor fotodetektora APD APD APD s monolitickým integrovaným odporom, navrhol kompaktný modul počítania s jedným fotónom založený na detektore, a navrhol hybridnú metódu ochladenia, ktorý významne znížil poplatok za lavíny, čím sa znížil post-pulzový a optický crossstalk a znižoval časovacie jitter na 70 ps. Zároveň aj ďalšie výskumné skupiny vykonali výskum v oblasti Ingaas APDfotodetektorJeden detektor fotónu. Napríklad Princeton Lightwave navrhol detektor single s jedným fotónom Ingaas/InPAPD s rovinnou štruktúrou a vložil ho do komerčného použitia. Inštitút technickej fyziky v Šanghaji testoval jednofotónový výkon fotodetektora APD pomocou odstránenia depozitov zinku a kapacitného vyváženého impulzného režimu brány s tmavým počtom 3,6 × 10 ⁻⁴/ns impulzom pri impulzovej frekvencii 1,5 MHz. Joseph P a kol. Navrhol MESA štruktúru Ingaas APD fotodetektor s jedným fotónovým detektorom so širším bandgapom a použil InGAASP ako absorpčný materiál vrstvy na získanie nižšieho počtu tmavých tma bez ovplyvnenia účinnosti detekcie.

Prevádzkový režim inGAAS APD fotodetektora s jedným fotónovým detektorom je režim voľného prevádzky, to znamená, že fotodetektor APD musí po určitom časovom období uhasiť periférny obvod a zotaviť sa po ochladení. Aby sa skrátil vplyv času oneskorenia ochladzovania, je zhruba rozdelený na dva typy: jedným z nich je použitie pasívneho alebo aktívneho ochladzovania na dosiahnutie ochladenia, ako je napríklad aktívny obvod kladu, ktorý používa R theW atď. Obrázok (A), (b), je zjednodušeným schémom alebo aktívnym poklesom obvodu a jeho pripojenia s APD s foto Predtým nerealizovaný problém po impulse. Okrem toho je účinnosť detekcie pri 1550 nm 10%a pravdepodobnosť post-impulz sa zníži na menej ako 1%. Druhým je realizovať rýchle ochladenie a obnovenie reguláciou úrovne predpätia napätia. Pretože nezávisí od spätnej väzby na reguláciu lavínových impulzov, čas oneskorenia sa výrazne zníži a zlepšuje sa detekčná účinnosť detektora. Napríklad LC Comandar a kol. Používajú režim GATED. Pripravil sa bránový detektor s jedným fotónom založený na InGAA/InPAPD. Účinnosť detekcie jednej fotónov bola viac ako 55% pri 1550 nm a dosiahla sa pravdepodobnosť 7% po impulse. Na tomto základe čínska univerzita v oblasti vedy a techniky založená systém LIDAR, ktorý využíva viacmode vlákno súčasne spojené s jednostranným detektorom fotodetektora APD vo voľnom móde InGAAS APD. Experimentálne vybavenie je znázornené na obrázku a C) a (D) a detekcia viacvrstvových oblakov s výškou 12 km sa realizuje s časovým rozlíšením 1 s a priestorovým rozlíšením 15 m.