Fotodetektor foton tunggal InGaAs

Foton tunggalFotodetektor InGaAs

Kalayan kamekaran LiDAR anu gancang,deteksi cahayaTéhnologi sareng téknologi ranging anu dianggo pikeun téknologi pencitraan pelacak kendaraan otomatis ogé gaduh sarat anu langkung luhur, sensitivitas sareng résolusi waktos detektor anu dianggo dina téknologi deteksi cahaya rendah tradisional henteu tiasa nyumponan kabutuhan anu saleresna. Foton tunggal mangrupikeun unit énergi cahaya pangleutikna, sareng detektor anu gaduh kamampuan deteksi foton tunggal mangrupikeun alat pamungkas pikeun deteksi cahaya rendah. Dibandingkeun sareng InGaAsFotodetektor APD, detektor foton tunggal dumasar kana fotodetektor InGaAs APD gaduh kecepatan réspon, sensitivitas sareng efisiensi anu langkung luhur. Ku alatan éta, sarangkaian panilitian ngeunaan detektor foton tunggal fotodetektor IN-GAAS APD parantos dilaksanakeun di jero sareng di luar negeri.

Para panalungtik ti Universitas Milan di Italia mimiti ngembangkeun modél dua diménsi pikeun ngasimulasikeun paripolah transien tina hiji foton.fotodetektor longsordina taun 1997, sareng masihan hasil simulasi numerik tina karakteristik transien tina hiji fotodetektor longsoran foton. Teras dina taun 2006, para panaliti nganggo MOCVD pikeun nyiapkeun geometri planarFotodetektor APD InGaAsdetektor foton tunggal, anu ningkatkeun efisiensi deteksi foton tunggal janten 10% ku cara ngirangan lapisan reflektif sareng ningkatkeun medan listrik dina antarmuka hétérogén. Dina taun 2014, ku cara ningkatkeun deui kaayaan difusi séng sareng ngaoptimalkeun struktur vertikal, detektor foton tunggal ngagaduhan efisiensi deteksi anu langkung luhur, dugi ka 30%, sareng ngahontal jitter timing sakitar 87 ps. Dina taun 2016, SANZARO M et al. ngahijikeun detektor foton tunggal fotodetektor InGaAs APD sareng resistor terintegrasi monolitik, ngarancang modul cacah foton tunggal anu kompak dumasar kana detektor, sareng ngusulkeun metode quench hibrida anu sacara signifikan ngirangan muatan longsoran, sahingga ngirangan post-pulsa sareng crosstalk optik, sareng ngirangan jitter timing janten 70 ps. Dina waktos anu sami, kelompok panalungtikan sanés ogé parantos ngalaksanakeun panalungtikan ngeunaan InGaAs APD.fotodetektordetektor foton tunggal. Contona, Princeton Lightwave parantos ngarancang detektor foton tunggal InGaAs/InPAPD kalayan struktur planar sareng nerapkeunana kana panggunaan komérsial. Institut Fisika Téknis Shanghai nguji kinerja foton tunggal tina fotodetektor APD nganggo cara miceun deposit séng sareng modeu pulsa gerbang saimbang kapasitif kalayan jumlah poék 3,6 × 10⁻⁴/ns pulsa dina frékuénsi pulsa 1,5 MHz. Joseph P et al. ngarancang struktur mesa detektor foton tunggal InGaAs APD kalayan celah pita anu langkung lega, sareng nganggo InGaAsP salaku bahan lapisan panyerep pikeun kéngingkeun jumlah poék anu langkung handap tanpa mangaruhan efisiensi deteksi.

Modeu operasi detektor foton tunggal fotodetektor InGaAs APD nyaéta modeu operasi bébas, nyaéta, fotodetektor APD kedah mareuman sirkuit periferal saatos longsor lumangsung, sareng pulih saatos mareuman salami periode waktu. Pikeun ngirangan dampak waktos reureuh mareuman, sacara kasar dibagi kana dua jinis: Anu kahiji nyaéta nganggo sirkuit mareuman pasif atanapi aktif pikeun ngahontal mareuman, sapertos sirkuit mareuman aktif anu dianggo ku R Thew, jsb. Gambar (a), (b) mangrupikeun diagram anu disederhanakeun tina kontrol éléktronik sareng sirkuit mareuman aktif sareng hubunganana sareng fotodetektor APD, anu parantos dikembangkeun pikeun dianggo dina modeu gated atanapi free running, sacara signifikan ngirangan masalah pasca-pulsa anu sateuacanna teu acan kahontal. Salajengna, efisiensi deteksi dina 1550 nm nyaéta 10%, sareng kamungkinan pasca-pulsa dikirangan janten kirang ti 1%. Anu kadua nyaéta pikeun ngawujudkeun mareuman sareng pamulihan gancang ku cara ngontrol tingkat tegangan bias. Kusabab henteu gumantung kana kontrol eupan balik tina pulsa longsor, waktos reureuh quenching dikirangan sacara signifikan sareng efisiensi deteksi detektor ningkat. Salaku conto, LC Comandar et al nganggo modeu gated. Detektor foton tunggal gated dumasar kana InGaAs/InPAPD disiapkeun. Efisiensi deteksi foton tunggal langkung ti 55% dina 1550 nm, sareng probabilitas pasca-pulsa 7% kahontal. Dumasar kana ieu, Universitas Élmu Pengetahuan sareng Téknologi Cina ngadegkeun sistem liDAR nganggo serat multi-mode sacara simultan digabungkeun sareng detektor foton tunggal fotodetektor InGaAs APD modeu bébas. Peralatan ékspériméntal dipidangkeun dina Gambar (c) sareng (d), sareng deteksi awan multi-lapisan kalayan jangkungna 12 km diwujudkeun kalayan résolusi waktos 1 detik sareng résolusi spasial 15 m.