ერთი ფოტონიInGaAs ფოტოდეტექტორი
LiDAR-ის სწრაფი განვითარებით,სინათლის გამოვლენაავტომობილის ავტომატური თვალთვალის ვიზუალიზაციის ტექნოლოგიაში გამოყენებული ტექნოლოგია და დიაპაზონის ტექნოლოგია ასევე აქვს უფრო მაღალი მოთხოვნები, დეტექტორის მგრძნობელობა და დროის გარჩევადობა, რომელიც გამოიყენება ტრადიციულ დაბალი განათების გამოვლენის ტექნოლოგიაში, ვერ აკმაყოფილებს რეალურ საჭიროებებს. ერთი ფოტონი არის სინათლის ყველაზე პატარა ენერგეტიკული ერთეული, ხოლო დეტექტორი ერთი ფოტონის გამოვლენის უნარით არის დაბალი განათების გამოვლენის საბოლოო ინსტრუმენტი. InGaAs-თან შედარებითAPD ფოტოდეტექტორიInGaAs APD ფოტოდეტექტორზე დაფუძნებულ ერთფოტონიან დეტექტორებს აქვთ რეაგირების უფრო მაღალი სიჩქარე, მგრძნობელობა და ეფექტურობა. ამიტომ, IN-GAAS APD ფოტოდეტექტორის ერთ ფოტონ დეტექტორებზე კვლევების სერია ჩატარდა სახლში და მის ფარგლებს გარეთ.
იტალიის მილანის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა პირველად შეიმუშავეს ორგანზომილებიანი მოდელი ერთი ფოტონის გარდამავალი ქცევის სიმულაციისთვის.ზვავის ფოტოდეტექტორი1997 წელს და მისცა ერთი ფოტონის ზვავის ფოტოდეტექტორის გარდამავალი მახასიათებლების რიცხვითი სიმულაციის შედეგები. შემდეგ 2006 წელს მკვლევარებმა გამოიყენეს MOCVD პლანშეტური გეომეტრიის მოსამზადებლადInGaAs APD ფოტოდეტექტორიერთი ფოტონის დეტექტორი, რომელმაც გაზარდა ერთფოტონის გამოვლენის ეფექტურობა 10%-მდე ამრეკლავი ფენის შემცირებით და ელექტრული ველის გაძლიერებით ჰეტეროგენულ ინტერფეისზე. 2014 წელს, თუთიის დიფუზიის პირობების შემდგომი გაუმჯობესებით და ვერტიკალური სტრუქტურის ოპტიმიზაციის გზით, ერთფოტონიან დეტექტორს აქვს უფრო მაღალი გამოვლენის ეფექტურობა, 30%-მდე და აღწევს დროის ჟიტერს დაახლოებით 87 ps. 2016 წელს SANZARO M და სხვ. გააერთიანა InGaAs APD ფოტოდეტექტორის ერთფოტონიანი დეტექტორი მონოლითური ინტეგრირებული რეზისტორთან, შეიმუშავა კომპაქტური ერთფოტონების დათვლის მოდული დეტექტორზე დაფუძნებული და შესთავაზა ჩაქრობის ჰიბრიდული მეთოდი, რომელიც მნიშვნელოვნად ამცირებს ზვავის მუხტს, რითაც ამცირებს პოსტპულსურ და ოპტიკურ ჯვარედინს და დროის ჟიტერის შემცირება 70 წმ-მდე. ამავდროულად, სხვა კვლევითმა ჯგუფებმა ასევე ჩაატარეს კვლევა InGaAs APD-ზეფოტოდეტექტორიერთი ფოტონის დეტექტორი. მაგალითად, Princeton Lightwave-მა დააპროექტა InGaAs/InPAPD ერთჯერადი ფოტონის დეტექტორი პლასტიკური სტრუქტურით და გამოიყენა იგი კომერციულ გამოყენებაში. შანხაის ტექნიკური ფიზიკის ინსტიტუტმა გამოსცადა APD ფოტოდეტექტორის ერთფოტონიანი მოქმედება თუთიის დეპოზიტების მოცილების და ტევადობითი დაბალანსებული კარიბჭის პულსის რეჟიმის გამოყენებით ბნელი რაოდენობა 3.6 × 10-4/ns პულსი პულსის 1.5 MHz სიხშირით. ჯოზეფ პ და სხვ. დააპროექტა მესა სტრუქტურის InGaAs APD ფოტოდეტექტორის ერთჯერადი ფოტონ დეტექტორი უფრო ფართო ზოლებით და გამოიყენა InGaAsP, როგორც შთამნთქმელი ფენის მასალა, რათა მიეღო უფრო დაბალი ბნელი რაოდენობა, გამოვლენის ეფექტურობაზე გავლენის გარეშე.
InGaAs APD ფოტოდეტექტორის ერთი ფოტონი დეტექტორის მუშაობის რეჟიმი არის თავისუფალი მუშაობის რეჟიმი, ანუ APD ფოტოდეტექტორს სჭირდება პერიფერიული წრედის ჩაქრობა ზვავის ჩამოსვლის შემდეგ და გამოჯანმრთელება ჩაქრობის შემდეგ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. ჩაქრობის დაყოვნების დროის ზემოქმედების შესამცირებლად, იგი უხეშად იყოფა ორ ტიპად: ერთი არის ჩაქრობის მისაღწევად პასიური ან აქტიური ჩაქრობის მიკროსქემის გამოყენება, როგორიცაა R Thew-ის მიერ გამოყენებული აქტიური ჩაქრობის წრე და ა.შ. , (ბ) არის ელექტრონული კონტროლისა და აქტიური ჩაქრობის მიკროსქემის გამარტივებული დიაგრამა და მისი კავშირი APD ფოტოდეტექტორთან, რომელიც შემუშავებულია კარიბჭე ან თავისუფალ რეჟიმში მუშაობისთვის, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ადრე არარეალიზებულ პოსტპულსის პრობლემას. უფრო მეტიც, გამოვლენის ეფექტურობა 1550 ნმ-ზე არის 10%, ხოლო პოსტ-პულსის ალბათობა მცირდება 1%-ზე ნაკლებამდე. მეორე არის სწრაფი ჩაქრობის და აღდგენის რეალიზება მიკერძოებული ძაბვის დონის კონტროლით. ვინაიდან ეს არ არის დამოკიდებული ზვავის პულსის უკუკავშირის კონტროლზე, ჩაქრობის დაყოვნების დრო მნიშვნელოვნად მცირდება და დეტექტორის გამოვლენის ეფექტურობა გაუმჯობესებულია. მაგალითად, LC Comandar და სხვები იყენებენ კარიბჭე რეჟიმს. მომზადდა დახურული ერთფოტონიანი დეტექტორი, რომელიც დაფუძნებულია InGaAs/InPAPD-ზე. ერთი ფოტოონის გამოვლენის ეფექტურობა იყო 55%-ზე მეტი 1550 ნმ-ზე და მიღწეული იყო 7%-ის პოსტ-პულსის ალბათობა. ამის საფუძველზე, ჩინეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტმა ჩამოაყალიბა liDAR სისტემა მრავალრეჟიმიანი ბოჭკოების გამოყენებით, ერთდროულად თავისუფალი რეჟიმის InGaAs APD ფოტოდეტექტორის ერთფოტონიანი დეტექტორის გამოყენებით. ექსპერიმენტული აღჭურვილობა ნაჩვენებია სურათზე (გ) და (დ), ხოლო მრავალშრიანი ღრუბლების აღმოჩენა 12 კმ სიმაღლით რეალიზებულია 1 წამის დროის გარჩევადობით და სივრცითი გარჩევადობით 15 მ.
გამოქვეყნების დრო: მაისი-07-2024