ერთი ფოტონის ინგაასის ფოტოდეტექტორი

ერთი ფოტონიIngaas Photodetector

ლიდარის სწრაფი განვითარებით,სინათლის გამოვლენატექნოლოგიასა და ტექნოლოგიას, რომელიც გამოიყენება ავტომატური ავტომობილების თვალთვალის ვიზუალიზაციის ტექნოლოგიისთვის, ასევე აქვს უფრო მაღალი მოთხოვნები, ტრადიციული დაბალი შუქის გამოვლენის ტექნოლოგიაში გამოყენებული დეტექტორის მგრძნობელობა და დროის მოგვარება ვერ აკმაყოფილებს ფაქტობრივ საჭიროებებს. ერთჯერადი ფოტონი სინათლის ყველაზე მცირე ენერგიის ერთეულია, ხოლო დეტექტორი, რომელსაც აქვს ერთი ფოტონის გამოვლენის უნარი, არის დაბალი შუქის გამოვლენის საბოლოო ინსტრუმენტი. შედარებით ინგასთანAPD Photodetector, ერთფოტონის დეტექტორებს, რომლებიც დაფუძნებულია InGAAS APD ფოტოდეტექტორზე, აქვთ უფრო მაღალი რეაგირების სიჩქარე, მგრძნობელობა და ეფექტურობა. ამრიგად, ჩატარდა მთელი რიგი გამოკვლევა In-GAAS APD ფოტოდექტორის ერთჯერადი ფოტონის დეტექტორების შესახებ, სახლში და მის ფარგლებს გარეთ.

იტალიის მილანის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა პირველად შეიმუშავეს ორგანზომილებიანი მოდელი ერთი ფოტონის გარდამავალი ქცევის სიმულაციისთვისზვავის ფოტოდექტორი1997 წელს და მიანიჭა რიცხვითი სიმულაციური შედეგები ერთი ფოტონის ზვავის ფოტომოდეტორის გარდამავალი მახასიათებლების შესახებ. შემდეგ 2006 წელს მკვლევარებმა გამოიყენეს MOCVD პლანტარული გეომეტრიული მოსამზადებლადIngaas APD Photodetectorერთჯერადი ფოტონის დეტექტორი, რომელმაც გაზარდა ერთ-ფოტონის გამოვლენის ეფექტურობა 10% -მდე ამრეკლავი ფენის შემცირებით და ელექტრო ველის გაძლიერებით ჰეტეროგენულ ინტერფეისში. 2014 წელს, თუთიის დიფუზიის პირობების შემდგომი გაუმჯობესებით და ვერტიკალური სტრუქტურის ოპტიმიზაციით, ერთჯერადი ფოტონის დეტექტორს აქვს უფრო მაღალი გამოვლენის ეფექტურობა, 30%-მდე და მიაღწევს დროების ჯიტერს დაახლოებით 87 ps. 2016 წელს Sanzaro M et al. ინტეგრირებულ იქნა Ingaas APD ფოტოდექტორის ერთჯერადი ფოტომეტრული დეტექტორი მონოლითური ინტეგრირებული რეზისტორით, შეიმუშავა კომპაქტური ერთჯერადი ფოტომასალა, რომელიც დაფუძნებულია დეტექტორზე და შემოთავაზებულია ჰიბრიდული ჩაქრობის მეთოდით, რამაც მნიშვნელოვნად შეამცირა ზვავის მუხტი, ამით შეამცირა პულსი და ოპტიკური ჯვარედინი და შეამცირა დრო 70 ფსკერზე. ამავდროულად, სხვა კვლევითი ჯგუფები ასევე ჩაატარეს გამოკვლევა Ingaas APD– ზეფოტოდეტექტორიერთი ფოტონის დეტექტორი. მაგალითად, Princeton Lightwave- მა შეიმუშავა Ingaas/INPAPD ერთჯერადი ფოტონის დეტექტორი პლანტარული სტრუქტურით და იგი კომერციულ გამოყენებაში ჩაუტარდა. შანხაის ტექნიკური ფიზიკის ინსტიტუტმა შეამოწმა APD ფოტომოდექტორის ერთჯერადი ფოტომასალა შესრულება თუთიის საბადოების მოცილებისა და capacitive დაბალანსებული კარიბჭის პულსის რეჟიმში, მუქი რაოდენობით 3.6 × 10 ⁻⁴/ნს პულსი პულსის სიხშირით 1.5 MHz. ჯოზეფ პ და სხვ. შეიმუშავა MESA სტრუქტურა Ingaas APD Photodetector Single Photon დეტექტორი უფრო ფართო bandgap და გამოიყენა Ingaasp, როგორც შთამნთქმელი ფენის მასალა, რომ მიიღოთ ქვედა მუქი რაოდენობა, რომ არ მოხდეს გამოვლენის ეფექტურობაზე გავლენის გარეშე.

InGaas APD ფოტოდექტორის ერთჯერადი ფოტონის დეტექტორის ოპერაციული რეჟიმი არის თავისუფალი ოპერაციის რეჟიმი, ანუ APD ფოტოდეტექტორს სჭირდება პერიფერიული წრის ჩაქრობა ზვავის შემდეგ, და გამოჯანმრთელდება ჩაქრობის შემდეგ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. ჩაქრობის შეფერხების დროის გავლენის შესამცირებლად, იგი უხეშად იყოფა ორ ტიპად: ერთი უნდა გამოიყენოთ პასიური ან აქტიური ჩაქრობის მიკროსქემის ჩაქრობის მისაღწევად, მაგალითად, აქტიური ჩაქრობის წრე, რომელიც გამოიყენება R TheW– ს მიერ და ა.შ., ფიგურა (A), (A), (B) არის ელექტრონული კონტროლის გამარტივებული დიაგრამა და მისი კავშირი APD– სთან ერთად, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან, რომელიც განვითარებულია APD– სთან, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან ერთად, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან ერთად, რომელიც შეიმუშავა APD– სთან, რომელიც შეიმუშავა ან ადრე არარეალიზებული პოსტ-პულსის პრობლემის შემცირება. უფრო მეტიც, გამოვლენის ეფექტურობა 1550 ნმ-ზე არის 10%, ხოლო პოსტ-პულსის ალბათობა მცირდება 1%-ზე ნაკლებ დროში. მეორე არის სწრაფი ჩაქრობის და აღდგენის რეალიზაცია მიკერძოების ძაბვის დონის კონტროლით. ვინაიდან ეს არ არის დამოკიდებული ზვავის პულსის უკუკავშირის კონტროლზე, ჩაქრობის შეფერხების დრო მნიშვნელოვნად მცირდება და გაუმჯობესებულია დეტექტორის გამოვლენის ეფექტურობა. მაგალითად, LC Comandar et al იყენებს gated რეჟიმს. მომზადდა ინგაას/INPAPD– ის საფუძველზე დაფუძნებული ერთჯერადი ფოტონის დეტექტორი. ერთჯერადი ფოტონის გამოვლენის ეფექტურობა 55% -ზე მეტი იყო 1550 ნმ-ზე, ხოლო პოსტ-პულსის ალბათობა 7% -ს მიაღწია. ამის საფუძველზე, ჩინეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის უნივერსიტეტმა ჩამოაყალიბა LiDAR სისტემა, მრავალჯერადი ბოჭკოვანი გამოყენებით, ერთდროულად, თავისუფალი რეჟიმით Ingaas APD ფოტოდეტექტორის ერთჯერადი ფოტომეტრის დეტექტორით. ექსპერიმენტული მოწყობილობები ნაჩვენებია ფიგურაში (გ) და (დ), ხოლო მრავალ ფენის ღრუბლების გამოვლენა 12 კილომეტრით სიმაღლეზე რეალიზებულია 1 წმ-ის დროის რეზოლუციით და სივრცული რეზოლუციით 15 მ.