Fotoditekter InGaAs ta' foton wieħed

Foton wieħedFotoditekter tal-InGaAs

Bl-iżvilupp mgħaġġel tal-LiDAR, il-skoperta tad-dawlIt-teknoloġija u t-teknoloġija tal-kejl tal-firxa użati għat-teknoloġija tal-immaġini tat-traċċar awtomatiku tal-vetturi għandhom ukoll rekwiżiti ogħla, is-sensittività u r-riżoluzzjoni tal-ħin tad-ditekter użat fit-teknoloġija tradizzjonali ta' skoperta ta' dawl baxx ma jistgħux jissodisfaw il-ħtiġijiet attwali. Foton wieħed huwa l-iżgħar unità ta' enerġija tad-dawl, u d-ditekter bil-kapaċità ta' skoperta ta' foton wieħed huwa l-għodda finali ta' skoperta ta' dawl baxx. Meta mqabbel ma' InGaAsFotoditekter tal-APD, ditekters ta' foton wieħed ibbażati fuq fotoditekter InGaAs APD għandhom veloċità ta' rispons, sensittività u effiċjenza ogħla. Għalhekk, twettqet serje ta' riċerki dwar ditekters ta' foton wieħed fotoditekter IN-GAAS APD f'pajjiżna u barra minn pajjiżna.

Riċerkaturi mill-Università ta’ Milan fl-Italja żviluppaw għall-ewwel darba mudell bidimensjonali biex jissimulaw l-imġiba temporanja ta’ foton wieħedfotoditekter tal-valangifl-1997, u taw riżultati ta' simulazzjoni numerika tal-karatteristiċi temporanji ta' fotoditekter ta' valanga ta' foton wieħed. Imbagħad fl-2006, ir-riċerkaturi użaw MOCVD biex iħejju ġeometriku planariFotoditekter tal-InGaAs APDditekter ta' foton wieħed, li żied l-effiċjenza tad-detezzjoni ta' foton wieħed għal 10% billi naqqas is-saff riflettiv u tejjeb il-kamp elettriku fl-interfaċċja eteroġenja. Fl-2014, billi tejjeb aktar il-kundizzjonijiet tad-diffużjoni taż-żingu u ottimizza l-istruttura vertikali, id-ditekter ta' foton wieħed għandu effiċjenza ta' detezzjoni ogħla, sa 30%, u jikseb jitter tal-ħin ta' madwar 87 ps. Fl-2016, SANZARO M et al. integraw id-ditekter ta' foton wieħed tal-fotodetekter InGaAs APD ma' reżistur integrat monolitiku, iddisinjaw modulu kompatt tal-għadd ta' foton wieħed ibbażat fuq id-ditekter, u pproponew metodu ta' tkessiħ ibridu li naqqas b'mod sinifikanti l-ċarġ tal-valanga, u b'hekk inaqqas il-crosstalk wara l-polz u ottiku, u jnaqqas il-jitter tal-ħin għal 70 ps. Fl-istess ħin, gruppi ta' riċerka oħra wettqu wkoll riċerka fuq l-InGaAs APDfotoditekterDitekter ta' foton wieħed. Pereżempju, Princeton Lightwave iddisinja ditekter ta' foton wieħed InGaAs/InPAPD bi struttura planari u daħħlu f'użu kummerċjali. L-Istitut tal-Fiżika Teknika ta' Shanghai ttestja l-prestazzjoni ta' foton wieħed tad-ditekter fotoloġiku APD bl-użu tat-tneħħija tad-depożiti taż-żingu u l-modalità tal-polz tal-bieb bilanċjat kapaċittiv b'għadd ta' skuri ta' polz ta' 3.6 × 10 ⁻⁴/ns bi frekwenza tal-polz ta' 1.5 MHz. Joseph P et al. iddisinjaw id-ditekter foton wieħed tad-ditekter fotoloġiku InGaAs APD bi struttura mesa b'bandgap usa', u użaw InGaAsP bħala l-materjal tas-saff assorbenti biex jiksbu għadd ta' skuri aktar baxx mingħajr ma jaffettwaw l-effiċjenza tad-detezzjoni.

Il-modalità operattiva tad-ditekter ta' foton wieħed tal-fotodetector InGaAs APD hija modalità ta' operazzjoni ħielsa, jiġifieri, id-ditekter APD jeħtieġ li jitfi ċ-ċirkwit periferali wara li sseħħ valanga, u jirkupra wara t-tfi għal perjodu ta' żmien. Sabiex jitnaqqas l-impatt tal-ħin tad-dewmien tat-tifi, huwa maqsum bejn wieħed u ieħor f'żewġ tipi: Wieħed huwa li jintuża ċirkwit ta' tifi passiv jew attiv biex jinkiseb it-tifi, bħaċ-ċirkwit ta' tifi attiv użat minn R Thew, eċċ. Il-Figura (a), (b) hija dijagramma simplifikata tal-kontroll elettroniku u ċ-ċirkwit ta' tifi attiv u l-konnessjoni tiegħu mad-ditekter APD, li ġie żviluppat biex jaħdem fil-modalità gated jew free running, u b'hekk inaqqas b'mod sinifikanti l-problema ta' wara l-polz li qabel ma kinitx realizzata. Barra minn hekk, l-effiċjenza tad-detezzjoni f'1550 nm hija ta' 10%, u l-probabbiltà ta' wara l-polz hija mnaqqsa għal inqas minn 1%. It-tieni huwa li jinkiseb tifi u rkupru veloċi billi jiġi kkontrollat ​​il-livell tal-vultaġġ ta' preġudizzju. Peress li ma jiddependix fuq il-kontroll tar-rispons tal-impuls tal-valanga, il-ħin ta' dewmien tat-tifi jitnaqqas b'mod sinifikanti u l-effiċjenza tad-detezzjoni tad-ditekter titjieb. Pereżempju, LC Comandar et al jużaw il-modalità gated. Tħejja ditekter gated ta' foton wieħed ibbażat fuq InGaAs/InPAPD. L-effiċjenza tad-detezzjoni ta' foton wieħed kienet aktar minn 55% f'1550 nm, u l-probabbiltà wara l-polz intlaħqet ta' 7%. Fuq din il-bażi, l-Università tax-Xjenza u t-Teknoloġija taċ-Ċina stabbilixxiet sistema liDAR bl-użu ta' fibra multi-mode akkoppjata simultanjament ma' ditekter ta' foton wieħed ta' fotoditekter InGaAs APD free-mode. It-tagħmir sperimentali huwa muri fil-Figura (c) u (d), u d-detezzjoni ta' sħab b'ħafna saffi b'għoli ta' 12-il km hija realizzata b'riżoluzzjoni tal-ħin ta' 1 s u riżoluzzjoni spazjali ta' 15-il m.


Ħin tal-posta: 07 ta' Mejju 2024