Enkel fotonInGaAs fotodetector
Met de snelle ontwikkeling van LiDAR is delicht detectieTechnologie en afstandstechnologie die wordt gebruikt voor automatische beeldvormingstechnologie voor voertuigtracking stellen ook hogere eisen, de gevoeligheid en tijdresolutie van de detector die wordt gebruikt in de traditionele detectietechnologie bij weinig licht kan niet aan de werkelijke behoeften voldoen. Eén foton is de kleinste energie-eenheid van licht, en de detector met het vermogen tot detectie van één foton is het laatste hulpmiddel voor detectie bij weinig licht. Vergeleken met InGaAsAPD-fotodetectorhebben detectoren met één foton op basis van InGaAs APD-fotodetector een hogere reactiesnelheid, gevoeligheid en efficiëntie. Daarom is er in binnen- en buitenland een reeks onderzoeken uitgevoerd naar IN-GAAS APD-fotodetectoren voor afzonderlijke fotonendetectoren.
Onderzoekers van de Universiteit van Milaan in Italië ontwikkelden eerst een tweedimensionaal model om het voorbijgaande gedrag van een enkel foton te simulerenlawine fotodetectorin 1997, en gaf numerieke simulatieresultaten van de voorbijgaande kenmerken van een enkele fotonlawine-fotodetector. In 2006 gebruikten de onderzoekers MOCVD om een vlakke geometrische vorm te makenInGaAs APD-fotodetectorenkele fotondetector, die de detectie-efficiëntie van één foton verhoogde tot 10% door de reflecterende laag te verkleinen en het elektrische veld op het heterogene grensvlak te versterken. Door de zinkdiffusieomstandigheden verder te verbeteren en de verticale structuur te optimaliseren, heeft de detector met één foton in 2014 een hogere detectie-efficiëntie, tot 30%, en bereikt hij een timingjitter van ongeveer 87 ps. In 2016 hebben SANZARO M et al. integreerde de InGaAs APD fotodetector-enkele-fotondetector met een monolithische geïntegreerde weerstand, ontwierp een compacte telmodule voor enkele fotonen op basis van de detector, en stelde een hybride blusmethode voor die de lawinelading aanzienlijk verminderde, waardoor post-pulse en optische overspraak werd verminderd, en het verminderen van timingjitter tot 70 ps. Tegelijkertijd hebben ook andere onderzoeksgroepen onderzoek gedaan naar InGaAs APDfotodetectorenkele fotondetector. Princeton Lightwave heeft bijvoorbeeld de InGaAs/InPAPD-detector voor enkele fotonen met een vlakke structuur ontworpen en commercieel gebruikt. Het Shanghai Institute of Technical Physics testte de prestaties van de APD-fotodetector op één foton met behulp van de verwijdering van zinkafzettingen en de capacitieve gebalanceerde poortpulsmodus met een donkertelling van 3,6 x 10 ⁻⁴/ns puls bij een pulsfrequentie van 1,5 MHz. Joseph P. et al. ontwierp de mesastructuur InGaAs APD fotodetector enkele fotondetector met bredere bandafstand, en gebruikte InGaAsP als het absorberende laagmateriaal om een lager donkergetal te verkrijgen zonder de detectie-efficiëntie te beïnvloeden.
De bedrijfsmodus van de InGaAs APD-fotodetector voor enkele fotonendetector is de vrije bedrijfsmodus, dat wil zeggen dat de APD-fotodetector het perifere circuit moet blussen nadat er een lawine is opgetreden, en moet herstellen na een bepaalde periode van blussen. Om de impact van de uitdovingsvertragingstijd te verminderen, is deze grofweg verdeeld in twee typen: de ene is het gebruik van passieve of actieve uitdovingscircuits om uitdoving te bereiken, zoals het actieve uitdovingscircuit dat wordt gebruikt door de R Thew, enz. Figuur (a) , (b) is een vereenvoudigd diagram van het elektronische besturings- en actieve uitdovingscircuit en de verbinding ervan met de APD-fotodetector, die is ontwikkeld om te werken in een gated of free running-modus, waardoor het voorheen niet-gerealiseerde post-pulsprobleem aanzienlijk wordt verminderd. Bovendien is de detectie-efficiëntie bij 1550 nm 10% en is de kans op een post-puls teruggebracht tot minder dan 1%. De tweede is het realiseren van een snelle uitdoving en herstel door het niveau van de voorspanning te regelen. Omdat het niet afhankelijk is van de feedbackregeling van de lawinepuls, wordt de vertragingstijd van het blussen aanzienlijk verkort en wordt de detectie-efficiëntie van de detector verbeterd. LC Comandar et al. gebruiken bijvoorbeeld de gated-modus. Er werd een gated single-photon detector op basis van InGaAs/InPAPD voorbereid. De detectie-efficiëntie van één foton was meer dan 55% bij 1550 nm en de post-pulswaarschijnlijkheid van 7% werd bereikt. Op basis hiervan heeft de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China een liDAR-systeem opgezet dat gebruik maakt van multi-mode glasvezel, gelijktijdig gekoppeld aan een free-mode InGaAs APD-fotodetector met enkele fotondetector. De experimentele apparatuur wordt getoond in figuur (c) en (d), en de detectie van meerlaagse wolken met een hoogte van 12 km wordt gerealiseerd met een tijdresolutie van 1 s en een ruimtelijke resolutie van 15 m.
Posttijd: 07 mei 2024