Fotó únicFotodetector InGaAs
Amb el ràpid desenvolupament de LiDAR, eldetecció de llumLa tecnologia i la tecnologia d'abast utilitzada per a la tecnologia d'imatge de seguiment automàtic de vehicles també tenen requisits més alts, la sensibilitat i la resolució de temps del detector utilitzat en la tecnologia tradicional de detecció de poca llum no poden satisfer les necessitats reals. Un sol fotó és la unitat d'energia més petita de la llum, i el detector amb la capacitat de detecció d'un sol fotó és l'eina final de detecció de poca llum. En comparació amb InGaAsFotodetector APD, els detectors d'un sol fotó basats en el fotodetector InGaAs APD tenen una major velocitat de resposta, sensibilitat i eficiència. Per tant, s'han dut a terme una sèrie d'investigacions sobre detectors fotodetectors APD IN-GAAS a casa i a l'estranger.
Investigadors de la Universitat de Milà a Itàlia van desenvolupar per primera vegada un model bidimensional per simular el comportament transitori d'un sol fotófotodetector d'allausel 1997, i va donar resultats de simulació numèrica de les característiques transitòries d'un fotodetector d'allaus de fotó únic. Després, el 2006, els investigadors van utilitzar MOCVD per preparar una geomètrica planaFotodetector InGaAs APDdetector de fotó únic, que va augmentar l'eficiència de detecció d'un sol fotó fins al 10% reduint la capa reflectora i millorant el camp elèctric a la interfície heterogènia. L'any 2014, millorant encara més les condicions de difusió del zinc i optimitzant l'estructura vertical, el detector d'un sol fotó té una eficiència de detecció més alta, fins a un 30%, i aconsegueix una fluctuació de temps d'uns 87 ps. L'any 2016, SANZARO M et al. va integrar el detector fotodetector d'un sol fotó InGaAs APD amb una resistència monolítica integrada, va dissenyar un mòdul compacte de recompte d'un sol foton basat en el detector i va proposar un mètode d'extinció híbrid que va reduir significativament la càrrega d'allau, reduint així la diafonia posterior al pols i òptica, i reduint la fluctuació del temps a 70 ps. Paral·lelament, altres grups de recerca també han dut a terme investigacions sobre l'APD InGaAsfotodetectordetector de fotó únic. Per exemple, Princeton Lightwave ha dissenyat un detector de fotó únic InGaAs/InPAPD amb estructura plana i l'ha posat en ús comercial. L'Institut de Física Tècnica de Xangai va provar el rendiment d'un sol fotó del fotodetector APD mitjançant l'eliminació de dipòsits de zinc i el mode de pols de porta equilibrada capacitiva amb un recompte fosc de pols de 3,6 × 10 ⁻⁴/ns a una freqüència de pols d'1,5 MHz. Josep P et al. va dissenyar l'estructura de la mesa InGaAs APD detector de fotons únics amb una banda de banda més àmplia i va utilitzar InGaAsP com a material de capa absorbent per obtenir un recompte fosc més baix sense afectar l'eficiència de detecció.
El mode de funcionament del detector de fotons únics del fotodetector InGaAs APD és el mode de funcionament gratuït, és a dir, el fotodetector APD ha d'apagar el circuit perifèric després que es produeixi una allau i recuperar-se després de l'extinció durant un període de temps. Per tal de reduir l'impacte del temps de retard d'extinció, es divideix aproximadament en dos tipus: un és utilitzar un circuit d'extinció passiu o actiu per aconseguir l'extinció, com ara el circuit d'extinció actiu utilitzat per R Thew, etc. Figura (a) , (b) és un diagrama simplificat del circuit electrònic de control i extinció actiu i la seva connexió amb el fotodetector APD, que s'ha desenvolupat per funcionar en mode de funcionament lliure o de control, reduint significativament el problema posterior al pols no realitzat prèviament. A més, l'eficiència de detecció a 1550 nm és del 10% i la probabilitat de post-pols es redueix a menys de l'1%. El segon és realitzar una ràpida extinció i recuperació controlant el nivell de tensió de polarització. Com que no depèn del control de retroalimentació del pols d'allau, el temps de retard de l'extinció es redueix significativament i es millora l'eficiència de detecció del detector. Per exemple, LC Comandar et al utilitzen el mode tancat. Es va preparar un detector de fotó únic basat en InGaAs/InPAPD. L'eficiència de detecció d'un sol fotó era superior al 55% a 1550 nm i es va aconseguir la probabilitat post-pols del 7%. Sobre aquesta base, la Universitat de Ciència i Tecnologia de la Xina va establir un sistema liDAR que utilitza fibra multimode acoblada simultàniament amb un detector fotodetector d'un sol fotó InGaAs APD en mode lliure. L'equip experimental es mostra a la figura (c) i (d), i la detecció de núvols multicapa amb una alçada de 12 km es realitza amb una resolució temporal d'1 s i una resolució espacial de 15 m.
Hora de publicació: maig-07-2024