Фотодетектор со еден фотон InGaAs

Еден фотонФотодетектор InGaAs

Со брзиот развој на LiDAR, надетекција на светлинатехнологијата и опсегот на технологијата што се користи за автоматско следење на технологијата за сликање на возила, исто така, имаат повисоки барања, чувствителноста и временската резолуција на детекторот што се користи во традиционалната технологија за откривање на слаба осветленост не може да ги задоволи реалните потреби. Единечниот фотон е најмалата енергетска единица на светлината, а детекторот со способност за детекција на единечен фотон е последната алатка за детекција на слаба осветленост. Во споредба со InGaAsAPD фотодетектор, детекторите со еден фотон базирани на фотодетекторот InGaAs APD имаат поголема брзина на одговор, чувствителност и ефикасност. Затоа, се спроведени низа истражувања на детектори со единечни фотони со фотодетектор IN-GAAS APD, дома и во странство.

Истражувачите од Универзитетот во Милано во Италија први развија дводимензионален модел за симулирање на минливо однесување на еден фотонфотодетектор за лавинаво 1997 година, и даде резултати од нумеричка симулација на минливите карактеристики на фотодетектор за лавина со еден фотон. Потоа, во 2006 година, истражувачите користеа MOCVD за да подготват рамна геометријаInGaAs APD фотодетекторединечен фотонски детектор, 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 дополнително подобрување на условите за дифузија на цинк и оптимизирање на вертикалната структура, детекторот со еден фотон има поголема ефикасност на откривање, до 30%, и постигнува тајминг треперење од околу 87 ps. Во 2016 година, SANZARO M et al. го интегрираше InGaAs APD фотодетекторот со еднофотонски детектор со монолитен интегриран отпорник, дизајнираше компактен модул за броење со еден фотон заснован на детекторот и предложи хибриден метод на гаснење кој значително го намали полнежот од лавина, а со тоа ги намалува пост-пулсните и оптичките разговори, и намалување на нервниот нервен момент на 70 с.с. Во исто време, други истражувачки групи исто така спроведоа истражување за InGaAs APDфотодетекторединечен фотонски детектор. На пример, Princeton Lightwave дизајнираше единечен фотонски детектор InGaAs/InPAPD со рамна структура и го стави во комерцијална употреба. Шангајскиот институт за техничка физика ги тестираше перформансите на еден фотон на APD фотодетекторот користејќи отстранување на наслаги на цинк и режим на капацитивен балансиран импулс на портата со темно броење од 3,6 × 10-4/ns пулс на импулсна фреквенција од 1,5 MHz. Џозеф П и сор. ја дизајнираше меза структурата InGaAs APD фотодетектор InGaAs APD детектор на единечен фотон со поширок пропусен опсег и користеше InGaAsP како материјал за апсорбирачки слој за да се добие помал број на темница без да влијае на ефикасноста на откривањето.

Режимот на работа на единечниот фотонски детектор InGaAs APD е режим на бесплатна работа, односно APD фотодетекторот треба да го угаси периферното коло откако ќе се појави лавина и да се опорави по гаснењето одреден временски период. Со цел да се намали влијанието на времето на одложување на гаснењето, тоа е грубо поделено на два вида: Едниот е да се користи пасивно или активно коло за гаснење за да се постигне гаснење, како што е активното коло за гаснење што го користи R Thew, итн. Слика (а) , (б) е поедноставен дијаграм на колото за електронска контрола и активно гаснење и негово поврзување со APD фотодетектор, кој е развиен да работи во режим на затворено или слободно трчање, значително намалувајќи го претходно нереализираниот пост-пулсен проблем. Покрај тоа, ефикасноста на откривање на 1550 nm е 10%, а веројатноста за пост-пулс е намалена на помалку од 1%. Вториот е да се реализира брзо гасење и обновување со контролирање на нивото на пристрасен напон. Бидејќи не зависи од повратната контрола на пулсот на лавина, времето на одложување на гаснењето е значително намалено и ефикасноста на откривање на детекторот е подобрена. На пример, LC Comandar et al го користат затворениот режим. Подготвен е затворен детектор со еден фотон базиран на InGaAs/InPAPD. Ефикасноста на детекција на еден фотон беше над 55% на 1550 nm, а пост-пулсната веројатност од 7% беше постигната. Врз основа на ова, Универзитетот за наука и технологија во Кина воспостави систем liDAR со користење на мулти-режим влакна истовремено споени со слободен режим InGaAs APD фотодетектор со еднофотонски детектор. Експерименталната опрема е прикажана на слика (в) и (г), а детекцијата на повеќеслојни облаци со висина од 12 km е реализирана со временска резолуција од 1 s и просторна резолуција од 15 m.