Foton i vetëmFotodetektor InGaAs
Me zhvillimin e shpejtë të LiDAR,zbulimi i dritësTeknologjia dhe teknologjia e diapazonit e përdorur për teknologjinë e imazhit të gjurmimit automatik të automjeteve kanë gjithashtu kërkesa më të larta, ndjeshmëria dhe rezolucioni kohor i detektorit të përdorur në teknologjinë tradicionale të zbulimit të dritës së ulët nuk mund të përmbushin nevojat aktuale. Fotoni i vetëm është njësia më e vogël e energjisë së dritës, dhe detektori me aftësinë e zbulimit të fotonit të vetëm është mjeti i fundit i zbulimit të dritës së ulët. Krahasuar me InGaAsFotodetektor APD, detektorët me një foton të vetëm të bazuar në fotodetektorin InGaAs APD kanë shpejtësi reagimi, ndjeshmëri dhe efikasitet më të lartë. Prandaj, një sërë kërkimesh mbi detektorët me një foton të vetëm të fotodetektorëve IN-GAAS APD janë kryer në vend dhe jashtë vendit.
Studiuesit nga Universiteti i Milanos në Itali zhvilluan për herë të parë një model dy-dimensional për të simuluar sjelljen kalimtare të një fotoni të vetëm.fotodetektor ortekëshnë vitin 1997, dhe dha rezultate të simulimit numerik të karakteristikave kalimtare të një fotodetektori ortekësh me një foton të vetëm. Pastaj në vitin 2006, studiuesit përdorën MOCVD për të përgatitur një fotodetektor gjeometrik planarFotodetektor InGaAs APDdetektor me një foton të vetëm, i cili rriti efikasitetin e zbulimit të një fotoni të vetëm në 10% duke zvogëluar shtresën reflektuese dhe duke rritur fushën elektrike në ndërfaqen heterogjene. Në vitin 2014, duke përmirësuar më tej kushtet e difuzionit të zinkut dhe duke optimizuar strukturën vertikale, detektori me një foton të vetëm ka një efikasitet më të lartë zbulimi, deri në 30%, dhe arrin një luhatje kohore prej rreth 87 ps. Në vitin 2016, SANZARO M et al. integruan detektorin me një foton të vetëm të fotodetektorit InGaAs APD me një rezistencë monolitike të integruar, projektuan një modul kompakt numërimi me një foton të vetëm bazuar në detektor dhe propozuan një metodë hibride shuarjeje që uli ndjeshëm ngarkesën e ortekut, duke zvogëluar kështu post-pulsin dhe kryqëzimin optik, dhe duke zvogëluar luhatjen kohore në 70 ps. Në të njëjtën kohë, grupe të tjera kërkimore kanë kryer gjithashtu kërkime mbi InGaAs APD.fotodetektordetektor me një foton të vetëm. Për shembull, Princeton Lightwave ka projektuar detektorin me një foton të vetëm InGaAs/InPAPD me strukturë planare dhe e ka vënë atë në përdorim komercial. Instituti i Fizikës Teknike i Shangait testoi performancën me një foton të vetëm të fotodetektorit APD duke përdorur heqjen e depozitave të zinkut dhe modalitetin e pulsit të portës së balancuar kapacitive me një numërim errësire prej 3.6 × 10 ⁻⁴/ns puls në një frekuencë pulsi prej 1.5 MHz. Joseph P et al. projektuan detektorin me një foton të vetëm të fotodetektorit InGaAs APD me strukturë mesa me një hapësirë më të gjerë brezash dhe përdorën InGaAsP si material të shtresës thithëse për të marrë një numër më të ulët errësire pa ndikuar në efikasitetin e zbulimit.
Modaliteti i funksionimit të detektorit të fotonit të vetëm InGaAs APD është modaliteti i funksionimit të lirë, domethënë, fotodetektori APD duhet të shuajë qarkun periferik pasi të ndodhë një ortek dhe të rikuperohet pas shuarjes për një periudhë kohore. Për të zvogëluar ndikimin e kohës së vonesës së shuarjes, ai ndahet përafërsisht në dy lloje: Njëri është përdorimi i qarkut të shuarjes pasive ose aktive për të arritur shuarjen, siç është qarku i shuarjes aktive i përdorur nga R Thew, etj. Figura (a), (b) është një diagramë e thjeshtuar e qarkut të kontrollit elektronik dhe shuarjes aktive dhe lidhja e tij me fotodetektorin APD, i cili është zhvilluar për të punuar në modalitetin e hapur ose të lirë, duke zvogëluar ndjeshëm problemin e post-pulsit të parealizuar më parë. Për më tepër, efikasiteti i zbulimit në 1550 nm është 10% dhe probabiliteti i post-pulsit reduktohet në më pak se 1%. E dyta është të realizohet shuarje dhe rikuperim i shpejtë duke kontrolluar nivelin e tensionit të polarizimit. Meqenëse nuk varet nga kontrolli i reagimit të pulsit të ortekut, koha e vonesës së shuarjes zvogëlohet ndjeshëm dhe efikasiteti i zbulimit të detektorit përmirësohet. Për shembull, LC Comandar et al. përdorin modalitetin e kontrolluar. U përgatit një detektor i kontrolluar me një foton të vetëm bazuar në InGaAs/InPAPD. Efikasiteti i zbulimit me një foton të vetëm ishte mbi 55% në 1550 nm, dhe u arrit probabiliteti pas pulsit prej 7%. Mbi këtë bazë, Universiteti i Shkencës dhe Teknologjisë i Kinës krijoi një sistem liDAR duke përdorur fibra shumëmodëshe të shoqëruara njëkohësisht me një detektor fotodetektor InGaAs APD me një foton të vetëm në modalitetin e lirë. Pajisjet eksperimentale tregohen në Figurën (c) dhe (d), dhe zbulimi i reve shumështresore me një lartësi prej 12 km realizohet me një rezolucion kohor prej 1 s dhe një rezolucion hapësinor prej 15 m.
Koha e postimit: 07 Maj 2024