Један фотонInGaAs фотодетектор
Са брзим развојем LiDAR-а,детекција светлостиТехнологија и технологија мерења домета која се користи за аутоматско праћење возила такође имају веће захтеве, осетљивост и временска резолуција детектора који се користи у традиционалној технологији детекције слабог осветљења не могу задовољити стварне потребе. Један фотон је најмања енергетска јединица светлости, а детектор са могућношћу детекције једног фотона је коначни алат за детекцију слабог осветљења. У поређењу са InGaAsАПД фотодетектор, једнофотонски детектори базирани на InGaAs APD фотодетектору имају већу брзину одзива, осетљивост и ефикасност. Стога је спроведен низ истраживања о IN-GAAS APD фотодетекторима једнофотонских детектора у земљи и иностранству.
Истраживачи са Универзитета у Милану у Италији први су развили дводимензионални модел за симулацију пролазног понашања једног фотонафотодетектор лавине1997. године и дали резултате нумеричке симулације пролазних карактеристика фотодетектора лавине једног фотона. Затим, 2006. године, истраживачи су користили MOCVD да би припремили планарни геометријскиInGaAs APD фотодетектордетектор једног фотона, који је повећао ефикасност детекције једног фотона на 10% смањењем рефлектујућег слоја и појачавањем електричног поља на хетерогеном интерфејсу. Године 2014, даљим побољшањем услова дифузије цинка и оптимизацијом вертикалне структуре, детектор једног фотона има већу ефикасност детекције, до 30%, и постиже временски џитер од око 87 пс. Године 2016, SANZARO M и др. су интегрисали InGaAs APD фотодетекторски детектор једног фотона са монолитним интегрисаним отпорником, пројектовали компактни модул за бројање једног фотона заснован на детектору и предложили хибридну методу гашења која значајно смањује лавинско наелектрисање, чиме се смањује пост-импулсно и оптичко преслушкивање, и смањује временски џитер на 70 пс. Истовремено, друге истраживачке групе су такође спровеле истраживања InGaAs APD-а.фотодетекторЈеднофотонски детектор. На пример, Принстон Лајтвејв је дизајнирао InGaAs/InPAPD једнофотонски детектор са планарном структуром и ставио га у комерцијалну употребу. Шангајски институт за техничку физику тестирао је перформансе једнофотонског APD фотодетектора користећи уклањање цинкових наслага и капацитивно балансирани импулсни режим са бројањем тамних поља од 3,6 × 10⁻⁴/ns импулса на фреквенцији импулса од 1,5 MHz. Џозеф П. и др. дизајнирали су меза структуру InGaAs APD фотодетектора са ширим енергетским процепом и користили InGaAsP као материјал апсорбујућег слоја како би се добило мање бројање тамних поља без утицаја на ефикасност детекције.
Режим рада InGaAs APD фотодетектора са једним фотоном је режим слободног рада, односно, APD фотодетектор треба да угаси периферно коло након што се догоди лавина и да се опорави након гашења током одређеног временског периода. Да би се смањио утицај времена кашњења гашења, грубо се дели на два типа: Један је коришћење пасивног или активног кола за гашење ради постизања гашења, као што је активно коло за гашење које користи R Thew, итд. Слика (а), (б) је поједностављени дијаграм електронске контроле и кола за активно гашење и његове везе са APD фотодетектором, који је развијен да ради у режиму капије или слободног рада, значајно смањујући раније нереализовани проблем пост-импулса. Штавише, ефикасност детекције на 1550 nm је 10%, а вероватноћа пост-импулса је смањена на мање од 1%. Други је остваривање брзог гашења и опоравка контролом нивоа напона преднапона. Пошто не зависи од повратне контроле лавинског импулса, време кашњења гашења је значајно смањено и ефикасност детекције детектора је побољшана. На пример, Л. Ц. Командар и др. користе режим рада са капијом. Припремљен је детектор једног фотона са капијом базиран на InGaAs/InPAPD. Ефикасност детекције једног фотона била је преко 55% на 1550 nm, а постигнута је вероватноћа пост-импулса од 7%. На основу тога, Универзитет за науку и технологију Кине успоставио је liDAR систем користећи вишемодно влакно истовремено повезано са слободним InGaAs APD фотодетектором са једним фотоном. Експериментална опрема је приказана на слици (ц) и (д), а детекција вишеслојних облака висине 12 км остварена је са временском резолуцијом од 1 s и просторном резолуцијом од 15 m.
Време објаве: 07. мај 2024.