Fotodetektor me një foton InGaAs

Foton i vetëmFotodetektor InGaAs

Me zhvillimin e shpejtë të LiDAR,zbulimi i dritësteknologjia dhe teknologjia e rangut të përdorur për teknologjinë e imazhit të gjurmimit automatik të automjeteve gjithashtu kanë kërkesa më të larta, ndjeshmëria dhe zgjidhja kohore e detektorit të përdorur në teknologjinë tradicionale të zbulimit të dritës së ulët nuk mund të përmbushë nevojat aktuale. Foton i vetëm është njësia më e vogël e energjisë e dritës, dhe detektori me aftësinë e zbulimit të një fotoni 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, ndjeshmëri dhe efikasitet më të lartë të reagimit. Prandaj, një sërë kërkimesh mbi detektorët e fotodetektorit të vetëm IN-GAAS APD janë kryer brenda dhe jashtë vendit.

Studiuesit nga Universiteti i Milanos në Itali zhvilluan fillimisht një model dy-dimensional për të simuluar sjelljen kalimtare të një fotoni të vetëm.fotodetektor ortekunë 1997, dhe dha rezultate numerike simulimi të karakteristikave kalimtare të një fotodetektori të vetëm orteku foton. Më pas, në vitin 2006, studiuesit përdorën MOCVD për të përgatitur një gjeometrike planareFotodetektor InGaAs APDDetektor me një foton të vetëm, i cili rriti efikasitetin e zbulimit me një foton në 10% duke reduktuar 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 zbulimi, deri në 30%, dhe arrin një nervozizëm kohor prej rreth 87 ps. Në vitin 2016, SANZARO M et al. integroi detektorin me një foton të fotodetektorit InGaAs APD me një rezistencë të integruar monolit, projektoi një modul numërimi kompakt me një foton të bazuar në detektor dhe propozoi një metodë hibride të shuarjes që reduktoi ndjeshëm ngarkesën e ortekëve, duke reduktuar kështu bisedimet pas impulseve dhe optike, dhe duke reduktuar nervozizmin e kohës në 70 ps. Në të njëjtën kohë, grupe të tjera kërkimore kanë kryer gjithashtu kërkime mbi InGaAs APDfotodetektordetektor i vetëm foton. Për shembull, Princeton Lightwave ka projektuar një detektor të vetëm foton InGaAs/InPAPD me strukturë planare dhe e ka vënë atë në përdorim komercial. Instituti i Fizikës Teknike të Shangait testoi performancën me një foton të fotodetektorit APD duke përdorur heqjen e depozitave të zinkut dhe modalitetin e pulsit të balancuar kapacitiv të portës me një numërim të errët prej 3,6 × 10-4/ns impuls me një frekuencë impulsi prej 1,5 MHz. Joseph P et al. krijoi strukturën mesa të fotodetektorit InGaAs APD, detektor me një foton të vetëm me gap më të gjerë, dhe përdori InGaAsP si materialin e shtresës thithëse për të marrë një numër më të ulët të errët pa ndikuar në efikasitetin e zbulimit.

Modaliteti i funksionimit të detektorit të vetëm foton InGaAs APD është modaliteti i lirë i funksionimit, domethënë, fotodetektori APD duhet të shuajë qarkun periferik pasi të ndodhë një ortek dhe të rikuperohet pas shuarjes për një periudhë kohe. Për të reduktuar ndikimin e kohës së vonesës së shuarjes, ajo ndahet përafërsisht në dy lloje: Njëra është përdorimi i qarkut pasiv ose aktiv të shuarjes për të arritur shuarjen, siç është qarku aktiv i shuarjes që përdoret nga R Thew, etj. Figura (a) , (b) është një diagram i thjeshtuar i qarkut elektronik të kontrollit dhe shuarjes aktive dhe lidhjes së tij me fotodetektorin APD, i cili është krijuar për të punuar në modalitetin e funksionimit të mbyllur ose të lirë, duke reduktuar ndjeshëm problemin e parealizuar më parë pas pulsit. Për më tepër, efikasiteti i zbulimit në 1550 nm është 10%, dhe probabiliteti i post-pulsit zvogëlohet në më pak se 1%. E dyta është realizimi i shuarjes dhe rikuperimit të shpejtë duke kontrolluar nivelin e tensionit të paragjykimit. Meqenëse nuk varet nga kontrolli i reagimit të pulsit të ortekëve, koha e vonesës së shuarjes zvogëlohet ndjeshëm dhe efikasiteti i zbulimit të detektorit përmirësohet. Për shembull, LC Comandar et al përdorin modalitetin e mbyllur. U përgatit një detektor i mbyllur me një foton i bazuar në InGaAs/InPAPD. Efikasiteti i zbulimit me një foton ishte mbi 55% në 1550 nm dhe u arrit probabiliteti pas impulsit prej 7%. Mbi këtë bazë, Universiteti i Shkencës dhe Teknologjisë i Kinës krijoi një sistem liDAR duke përdorur fibër shumë-modesh të shoqëruar njëkohësisht me një detektor fotodetektor me një foton me modalitet të lirë InGaAs APD. Pajisjet eksperimentale janë paraqitur në figurën (c) dhe (d), dhe zbulimi i reve shumështresore me lartësi 12 km është realizuar me rezolucion kohor 1 s dhe rezolucion hapësinor 15 m.