Përparimet e fundit në fotodetektorët e Avalancës me Ndjeshmëri të Lartë

Përparimet e fundit nëPhotodetectors të ndjeshmërisë së lartë të ortekut

Temperatura e dhomës Ndjeshmëria e lartë 1550 nmdetektor fotodiode orteku

Në brezin e afërt infra të kuqe (SWIR), diodat e ortekut me shpejtësi të lartë të ndjeshmërisë së lartë përdoren gjerësisht në komunikimin optoelektronik dhe aplikimet e LiDAR. Sidoqoftë, fotodioda aktuale e avalancës me infra të kuqe afër infra të kuqe (APD) e mbizotëruar nga dioda e prishjes së avalancës indium galium arsenik (INGAAS APD) ka qenë gjithmonë i kufizuar nga zhurma e jonizimit të përplasjes së rastësishme të materialeve tradicionale të rajonit të shumëzimit, fosfidit indium (INP) dhe arsenit aluminum indium (inalas), duke rezultuar në një ulje të konsiderueshme të ndjeshmërisë së dencimit të pajisjes. Me kalimin e viteve, shumë studiues po kërkojnë në mënyrë aktive materiale të reja gjysmëpërçuese që janë në përputhje me proceset e platformës INGAAS dhe INP optoelektronike dhe kanë performancë të zhurmës jonizuese me ndikim ultra të ulët të ngjashëm me materialet me shumicë silikoni.

Detektori i fotodiodës inovative 1550 nm Avalanche ndihmon në zhvillimin e sistemeve LIDAR

Një ekip studiuesish në Mbretërinë e Bashkuar dhe Shtetet e Bashkuara për herë të parë kanë zhvilluar me sukses një ndjeshmëri të re ultra të lartë 1550 nm fotodetektor APD (fotodetektor orteku), një përparim që premton të përmirësojë shumë performancën e sistemeve Lidar dhe aplikacioneve të tjera optoelektronike.

Materialet e reja ofrojnë avantazhe kryesore

Pika kryesore e këtij studimi është përdorimi inovativ i materialeve. Studiuesit zgjodhën GaassB si shtresën e përthithjes dhe AlgaassB si shtresa shumëzuesi. Ky dizajn ndryshon nga InGAAs/INP tradicionale dhe sjell përparësi të konsiderueshme:

1.GAASSB Shtresa e Absorbimit: GaassB ka një koeficient të ngjashëm të thithjes me INGAAS, dhe kalimi nga shtresa e thithjes GaassB në AlgaassB (shtresa e shumëzuesit) është më e lehtë, duke zvogëluar efektin kurth dhe duke përmirësuar shpejtësinë dhe efikasitetin e thithjes së pajisjes.

2.AlgaassB Shtresa e shumëzuesit: Shtresa e shumëzuesit algaassB është superiore ndaj shtresës tradicionale të shumëzimit të INP dhe inalas në performancë. Ajo reflektohet kryesisht në përfitime të larta në temperaturën e dhomës, gjerësinë e brezit të lartë dhe zhurmën e tepërt ultra të ulët.

Me tregues të shkëlqyeshëm të performancës

E rejaFotodetektor APD(Detektori i Photodiode Avalanche) gjithashtu ofron përmirësime të konsiderueshme në metrikat e performancës:

1. Fitimi ultra i lartë: Fitimi ultra i lartë prej 278 u arrit në temperaturën e dhomës, dhe së fundmi Dr. Jin Xiao përmirësoi optimizimin dhe procesin e strukturës, dhe fitimi maksimal u rrit në M = 1212.

2. Zhurmë shumë e ulët: tregon zhurmë shumë të ulët të tepërt (F <3, fitoni m = 70; f <4, fitoni m = 100).

3. Efikasiteti i lartë kuantik: Nën fitimin maksimal, efikasiteti kuantik është aq i lartë sa 5935.3%. Stabiliteti i fortë i temperaturës: Ndjeshmëria e prishjes në temperaturë të ulët është rreth 11.83 mV/k.

Fig 1 Zhurma e tepërt e APDPajisjet fotodetektorëkrahasuar me fotodetektorin tjetër APD

Perspektivë të gjerë të aplikimit

Ky APD i ri ka implikime të rëndësishme për sistemet LIDAR dhe aplikimet e fotoneve:

1. Raporti i përmirësuar sinjal-zhurmë: Fitimi i lartë dhe karakteristikat e ulëta të zhurmës përmirësojnë ndjeshëm raportin sinjal-zhurmë, i cili është thelbësor për aplikimet në mjediset e varfëra me foton, siç është monitorimi i gazit serë.

2. Përputhshmëria e fortë: Fotodetektori i ri APD (fotodetektori i ortekut) është krijuar për të qenë në përputhje me platformat optoelektronike aktuale të fosfidit indium (INP), duke siguruar integrimin pa probleme me sistemet ekzistuese të komunikimit tregtar.

3. Efikasitet i lartë operacional: Mund të funksionojë në mënyrë efikase në temperaturën e dhomës pa mekanizma komplekse ftohjeje, duke thjeshtuar vendosjen në aplikime të ndryshme praktike.

Zhvillimi i këtij fotodetektori të ri 1550 nm SACM APD (Photodetector Avalanche) paraqet një përparim të madh në këtë fushë, adreson kufizimet kryesore që lidhen me zhurmën e tepërt dhe fitimin e produkteve të brezit në modelet tradicionale të fotodetektorit APD (Avalanche Photodetector). Kjo risi pritet të rritë aftësitë e sistemeve Lidar, veçanërisht në sistemet e Lidar pa pilot, si dhe komunikimet në hapësirë ​​të lirë.