Фотодетектор со еден фотон InGaAs

Еден фотонФотодетектор InGaAs

Со брзиот развој на LiDAR,детекција на светлинаТехнологијата и технологијата за мерење на опсег што се користат за автоматско следење на возилата исто така имаат повисоки барања, чувствителноста и временската резолуција на детекторот што се користи во традиционалната технологија за детекција при слаба осветленост не можат да ги задоволат реалните потреби. Еден фотон е најмалата енергетска единица на светлината, а детекторот со можност за детекција на еден фотон е последната алатка за детекција при слаба осветленост. Во споредба со InGaAsAPD фотодетектор, детекторите со еден фотон базирани на InGaAs APD фотодетектор имаат поголема брзина на одговор, чувствителност и ефикасност. Затоа, спроведени се низа истражувања на IN-GAAS APD фотодетекторски детектори со еден фотон во земјата и во странство.

Истражувачи од Универзитетот во Милано, Италија, прво развија дводимензионален модел за симулирање на минливото однесување на еден фотон.фотодетектор за лавиниво 1997 година, и даде резултати од нумеричка симулација на преодните карактеристики на фотодетектор за лавина од еден фотон. Потоа, во 2006 година, истражувачите го користеа MOCVD за да подготват планарен геометрискиФотодетектор InGaAs APDдетектор со еден фотон, кој ја зголеми ефикасноста на детекција на еден фотон на 10% со намалување на рефлектирачкиот слој и подобрување на електричното поле на хетерогениот интерфејс. Во 2014 година, со понатамошно подобрување на условите за дифузија на цинк и оптимизирање на вертикалната структура, детекторот со еден фотон има поголема ефикасност на детекција, до 30%, и постигнува временски треперење од околу 87 ps. Во 2016 година, SANZARO M и сор. го интегрираа детекторот со еден фотон на фотодетекторот InGaAs APD со монолитен интегриран отпорник, дизајнираа компактен модул за броење на еден фотон базиран на детекторот и предложија хибриден метод на гаснење кој значително го намали лавинскиот полнеж, со што се намали пост-пулсот и оптичкиот преслушок, и се намали временскиот треперење на 70 ps. Во исто време, други истражувачки групи спроведоа истражувања и за InGaAs APD.фотодетектордетектор со еден фотон. На пример, Princeton Lightwave дизајнираше детектор со еден фотон InGaAs/InPAPD со рамна структура и го стави во комерцијална употреба. Шангајскиот институт за техничка физика ги тестираше перформансите на APD фотодетекторот со еден фотон користејќи отстранување на наслаги од цинк и капацитивен балансиран импулсен режим на порта со број на темни честички од 3,6 × 10 ⁻⁴/ns импулс на импулсна фреквенција од 1,5 MHz. Џозеф П и сор. го дизајнираа детекторот со еден фотон InGaAs APD фотодетектор со меса структура и поширок енергетски јаз и го користеа InGaAsP како материјал за апсорбирачки слој за да добијат помал број на темни честички без да влијаат на ефикасноста на детекција.

Режимот на работа на фотонскиот детектор InGaAs APD фотодетектор со единечен фотон е режим на слободна работа, односно APD фотодетекторот треба да го изгаси периферното коло по лавина и да се опорави по гаснењето за одреден временски период. За да се намали влијанието на времето на одложување на гаснењето, тој е грубо поделен на два вида: Едниот е да се користи пасивно или активно коло за гаснење за да се постигне гаснење, како што е колото за активно гаснење што го користи R Thew, итн. Слика (а), (б) е поедноставен дијаграм на електронското управување и колото за активно гаснење и неговата врска со APD фотодетекторот, кој е развиен да работи во затворен или слободен режим, значително намалувајќи го претходно нереализираниот проблем со пост-пулсот. Покрај тоа, ефикасноста на детекција на 1550 nm е 10%, а веројатноста за пост-пулс е намалена на помалку од 1%. Вториот е да се реализира брзо гаснење и обновување со контролирање на нивото на напон на пристрасност. Бидејќи не зависи од контролата на повратна информација на лавинскиот пулс, времето на одложување на гаснењето е значително намалено и ефикасноста на детекција на детекторот е подобрена. На пример, LC Comandar и сор. го користат затворениот режим. Подготвен е затворен детектор со еден фотон базиран на InGaAs/InPAPD. Ефикасноста на детекција со еден фотон беше над 55% на 1550 nm, а беше постигната постпулсна веројатност од 7%. Врз основа на ова, Универзитетот за наука и технологија на Кина воспостави liDAR систем користејќи мултимодни влакна истовремено поврзани со фотонски детектор InGaAs APD фотодетектор со еден фотон во слободен режим. Експерименталната опрема е прикажана на сликите (c) и (d), а детекцијата на повеќеслојни облаци со висина од 12 km е реализирана со временска резолуција од 1 s и просторна резолуција од 15 m.