Enskild fotonInGaAs fotodetektor
Med den snabba utvecklingen av LiDAR,ljusdetekteringTeknik och varierande teknik som används för automatisk fordonsspårningsteknik har också högre krav, känsligheten och tidsupplösningen hos detektorn som används i den traditionella tekniken för detektering av svagt ljus kan inte uppfylla de faktiska behoven. Enskild foton är den minsta energienheten av ljus, och detektorn med förmågan att detektera singelfoton är det sista verktyget för detektering av svagt ljus. Jämfört med InGaAsAPD fotodetektor, enfotondetektorer baserade på InGaAs APD fotodetektor har högre svarshastighet, känslighet och effektivitet. Därför har en serie undersökningar av IN-GAAS APD-fotodetektorer för singelfotondetektorer utförts hemma och utomlands.
Forskare från universitetet i Milano i Italien utvecklade först en tvådimensionell modell för att simulera det övergående beteendet hos en enskild fotonlavinfotodetektor1997 och gav numeriska simuleringsresultat av de transienta egenskaperna hos en lavinfotodetektor med en enkel foton. Sedan 2006 använde forskarna MOCVD för att förbereda en plan geometriInGaAs APD fotodetektorsingelfotondetektor, som ökade singelfotondetekteringseffektiviteten till 10 % genom att reducera det reflekterande skiktet och förstärka det elektriska fältet vid det heterogena gränssnittet. Under 2014, genom att ytterligare förbättra zinkdiffusionsförhållandena och optimera den vertikala strukturen, har singelfotondetektorn en högre detektionseffektivitet, upp till 30 %, och uppnår ett tidsjitter på cirka 87 ps. År 2016, SANZARO M et al. integrerade InGaAs APD-fotodetektorn enfotondetektor med ett monolitiskt integrerat motstånd, designade en kompakt enkelfotonräkningsmodul baserad på detektorn och föreslog en hybridsläckningsmetod som avsevärt minskade lavinladdningen och därigenom minskade postpuls och optisk överhörning, och minskar timingjitter till 70 ps. Samtidigt har andra forskargrupper också forskat kring InGaAs APDfotodetektorsingelfotondetektor. Till exempel har Princeton Lightwave designat InGaAs/InPAPD singelfotondetektor med plan struktur och tagit den i kommersiellt bruk. Shanghai Institute of Technical Physics testade singelfotonprestandan hos APD-fotodetektorn med hjälp av avlägsnande av zinkavlagringar och det kapacitiva balanserade grindpulsläget med ett mörkertal på 3,6 × 10 ⁻⁴/ns puls vid en pulsfrekvens på 1,5 MHz. Joseph P et al. designade mesastrukturen InGaAs APD fotodetektor enfotondetektor med bredare bandgap, och använde InGaAsP som det absorberande skiktmaterialet för att få ett lägre mörkertal utan att påverka detektionseffektiviteten.
Driftsläget för InGaAs APD-fotodetektorns enkelfotondetektor är fritt driftläge, det vill säga APD-fotodetektorn behöver släcka den perifera kretsen efter att en lavin har inträffat, och återhämta sig efter släckning under en tidsperiod. För att minska effekten av släckningsfördröjningstiden är den grovt uppdelad i två typer: Den ena är att använda passiv eller aktiv släckningskrets för att uppnå släckning, såsom den aktiva släckningskretsen som används av R Thew, etc. Figur (a) , (b) är ett förenklat diagram över den elektroniska styr- och aktiva släckningskretsen och dess anslutning till APD-fotodetektorn, som har utvecklats för att fungera i grind- eller frikörningsläge, vilket avsevärt reducerar det tidigare orealiserade postpulsproblemet. Dessutom är detektionseffektiviteten vid 1550 nm 10 % och sannolikheten för postpuls reduceras till mindre än 1 %. Det andra är att realisera snabb släckning och återhämtning genom att kontrollera nivån på förspänningen. Eftersom det inte beror på återkopplingsstyrningen av lavinpuls, reduceras fördröjningstiden för släckning avsevärt och detektorns detekteringseffektivitet förbättras. Till exempel, LC Comandar et al använder grindläge. En gated singelfotondetektor baserad på InGaAs/InPAPD preparerades. Effektiviteten för detektering av singelfoton var över 55 % vid 1550 nm, och sannolikheten efter puls på 7 % uppnåddes. På grundval av detta etablerade University of Science and Technology i Kina ett liDAR-system som använder multi-mode fiber samtidigt kopplat med en friläges InGaAs APD fotodetektor enfotondetektor. Den experimentella utrustningen visas i figur (c) och (d), och detekteringen av flerskiktsmoln med en höjd av 12 km realiseras med en tidsupplösning på 1 s och en rumslig upplösning på 15 m.
Posttid: maj-07-2024