Fotodetektor i vetëm foton ingaas

Foton e vetmeIngaas fotodetektor

Me zhvillimin e shpejtë të Lidar,zbulim i dritësTeknologjia dhe teknologjia që varion e përdorur për teknologjinë automatike të imazhit të ndjekjes së automjeteve gjithashtu kanë kërkesa më të larta, ndjeshmëria dhe zgjidhja e kohës e detektorit të përdorur në teknologjinë tradicionale të zbulimit të dritës së ulët nuk mund të plotësojnë nevojat aktuale. Foton i vetëm është njësia më e vogël e energjisë e dritës, dhe detektori me aftësinë e zbulimit të fotonit të vetëm është mjeti përfundimtar i zbulimit të dritës së ulët. Krahasuar me IngaasFotodetektor APD, detektorët me një foton të bazuar në fotodetektorin InGAAS APD kanë shpejtësi më të lartë të përgjigjes, ndjeshmëri dhe efikasitet. Prandaj, një seri studimesh mbi detektorët e vetëm fotodetektorë të fotontectorit në GAAS janë kryer brenda shtëpive dhe jashtë vendit.

Studiuesit nga Universiteti i Milanit në Itali së pari zhvilluan një model dy-dimensional për të simuluar sjelljen kalimtare të një fotoni të vetëmfotodetektor ortekunë 1997, dhe dha rezultate të simulimit numerik të karakteristikave kalimtare të një fotodetektori të vetëm të ortekut të fotonit. Pastaj në vitin 2006, studiuesit përdorën MOCVD për të përgatitur një gjeometrik planarFotodetektori Ingaas APDDetektor i vetëm fotoni, i cili rriti efikasitetin e zbulimit me një foton 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 ka një efikasitet më të lartë të zbulimit, deri në 30%, dhe arrin një goditje kohore prej rreth 87 ps. Në vitin 2016, Sanzaro M et al. Integruar detektorin e njëfotonit të fotodetektorit Ingaas APD me një rezistencë të integruar monolitike, hartoi një modul kompakt të numërimit të vetëm-fotonit bazuar në detektor, dhe propozoi një metodë hibride shuarjeje që uli në mënyrë të konsiderueshme ngarkesën e avalanche, duke zvogëluar kështu pas-pulsin dhe crosstalk optik, dhe duke zvogëluar kohën e duhur në 70 ps. Në të njëjtën kohë, grupe të tjera kërkimore kanë realizuar hulumtime mbi Ingaas APDfotodetektorDetektor i vetëm fotoni. Për shembull, Princeton Lightwave ka projektuar detektorin e fotonit të vetëm InGAAS/InPAPD me strukturë planare dhe e ka vënë atë në përdorim tregtar. Instituti Shanghai i Fizikës Teknike testoi performancën me një foton me një fotodetektor APD duke përdorur heqjen e depozitave të zinkut dhe modalitetin e pulsit të ekuilibruar të portës së ekuilibruar me një numër të errët prej pulsi 3.6 × 10 ⁻⁴/ns në një frekuencë pulsi prej 1.5 MHz. Joseph P et al. projektuar strukturën mesa ingaas APD fotodetektor të vetëm detektor fotoni me bandgap më të gjerë, dhe e përdorur InGAASP si material shtresa thithëse për të marrë një numër të ulët të errët pa ndikuar në efikasitetin e zbulimit.

Mënyra e funksionimit të detektorit të vetëm të fotonit të fotodetektorit INGAAS APD është mënyra e funksionimit falas, d.m.th., fotodetektori APD duhet të shuajë qarkun periferik pasi të ndodhë një ortek, dhe të rikuperohet pas shuarjes për një periudhë kohe. Për të zvogëluar ndikimin e kohës së vonesës së shuarjes, ajo përafërsisht ndahet në dy lloje: një është të përdorni një qark të shuarjes pasive ose aktive për të arritur shuarjen, siç është qarku aktiv i shuarjes i përdorur nga R thew, etj. Më parë problemi i parealizuar pas Pulse. Për më tepër, efikasiteti i zbulimit në 1550 nm është 10%, dhe probabiliteti i pas pulsit zvogëlohet në më pak se 1%. E dyta është të realizoni shuarjen dhe rikuperimin e shpejtë duke kontrolluar nivelin e tensionit të paragjykimit. Meqenëse nuk varet nga kontrolli i feedback -ut i pulsit të ortekut, koha e vonesës së shuarjes zvogëlohet ndjeshëm dhe efikasiteti i zbulimit të detektorit është përmirësuar. Për shembull, LC Comandar et al përdorin modalitetin e mbyllur. U përgatit një detektor me një foton me një foton të bazuar në INGAAS/INPAPD. Efikasiteti i zbulimit me një foton ishte mbi 55% në 1550 nm, dhe u arrit probabiliteti pas Pulse prej 7%. Mbi këtë bazë, Universiteti i Shkencave dhe Teknologjisë së Kinës themeloi një sistem LIDAR duke përdorur fibra me shumë mënyra të shoqëruar njëkohësisht me një detektor fotodetektor me një fotodetekt të modës së lirë APD. Pajisjet eksperimentale janë treguar në figurën (c) dhe (d), dhe zbulimi i reve me shumë shtresa me një lartësi 12 km realizohet me një rezolucion kohor prej 1 s dhe një rezolucion hapësinor prej 15 m.