Photon Photonas Photaas Photodetector

Photon đơnPhotodetector Ingaas

Với sự phát triển nhanh chóng của Lidar,Phát hiện ánh sángCông nghệ và công nghệ phạm vi được sử dụng cho công nghệ hình ảnh theo dõi xe tự động cũng có yêu cầu cao hơn, độ nhạy và độ phân giải thời gian của máy dò được sử dụng trong công nghệ phát hiện ánh sáng thấp truyền thống không thể đáp ứng nhu cầu thực tế. Photon đơn là đơn vị năng lượng nhỏ nhất của ánh sáng và máy dò với khả năng phát hiện photon đơn là công cụ cuối cùng của phát hiện ánh sáng thấp. So với IngaasPhotodetector APD, Máy dò đơn photon dựa trên bộ quang điện tử APD IngaAs có tốc độ phản ứng, độ nhạy và hiệu quả cao hơn. Do đó, một loạt các nghiên cứu về các máy dò photon đơn APD trong GAAS đã được thực hiện trong và ngoài nước.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Milan ở Ý lần đầu tiên phát triển một mô hình hai chiều để mô phỏng hành vi thoáng qua của một photonAvalanche Photodetectorvào năm 1997, và đưa ra kết quả mô phỏng số về các đặc tính thoáng qua của một bộ quang điện tử Avalanche photon. Sau đó vào năm 2006, các nhà nghiên cứu đã sử dụng MOCVD để chuẩn bị hình học phẳngIngaas APD PhotodetectorMáy dò photon đơn, làm tăng hiệu suất phát hiện đơn photon lên 10% bằng cách giảm lớp phản xạ và tăng cường điện trường tại giao diện không đồng nhất. Trong năm 2014, bằng cách cải thiện hơn nữa các điều kiện khuếch tán kẽm và tối ưu hóa cấu trúc dọc, máy dò đơn photon có hiệu suất phát hiện cao hơn, lên tới 30%và đạt được thời gian jitter khoảng 87 ps. Năm 2016, Sanzaro M et al. Tích hợp máy dò photon đơn photodetector IngaaS với điện trở tích hợp nguyên khối, đã thiết kế một mô-đun đếm đơn photon nhỏ gọn dựa trên máy dò và đề xuất một phương pháp dập tắt lai làm giảm đáng kể điện tích Avalanche, do đó giảm PS. Đồng thời, các nhóm nghiên cứu khác cũng đã thực hiện nghiên cứu về APD IngaaSPhotodetectorMáy dò photon đơn. Ví dụ, Princeton Lightwave đã thiết kế máy dò photon đơn Ingaas/INPAPD với cấu trúc phẳng và đưa nó vào sử dụng thương mại. Viện Vật lý Kỹ thuật Thượng Hải đã thử nghiệm hiệu suất đơn photon của bộ quang điện APD bằng cách sử dụng việc loại bỏ các lớp tiền gửi kẽm và chế độ xung cổng cân bằng điện dung với số lượng tối 3,6 × 10 ⁻⁴/ns ở tần số xung là 1,5 MHz. Joseph P et al. Được thiết kế cấu trúc MESA Ingaas APD Photodetector Một máy dò photon đơn với dải rộng hơn và được sử dụng Ingaasp làm vật liệu lớp hấp thụ để thu được số lượng tối thấp hơn mà không ảnh hưởng đến hiệu quả phát hiện.

Chế độ vận hành của máy dò photodetector APD APD là chế độ hoạt động tự do, nghĩa là, bộ quang điện tử APD cần làm dịu mạch ngoại vi sau khi xảy ra tuyết lở và phục hồi sau khi dập tắt trong một khoảng thời gian. Để giảm tác động của thời gian trì hoãn làm nguội, nó được chia thành hai loại: một là sử dụng mạch làm nguội thụ động hoặc hoạt động để đạt được sự làm nguội, chẳng hạn như mạch làm nguội hoạt động được sử dụng bởi r đã phát triển Vấn đề sau xung chưa thực hiện. Hơn nữa, hiệu quả phát hiện ở 1550nm là 10%và xác suất sau xung giảm xuống dưới 1%. Thứ hai là nhận ra sự dập tắt và phục hồi nhanh bằng cách kiểm soát mức độ điện áp thiên vị. Vì nó không phụ thuộc vào việc kiểm soát phản hồi của xung Avalanche, thời gian trì hoãn làm giảm đáng kể và hiệu quả phát hiện của máy dò được cải thiện. Ví dụ, LC Comandar et al sử dụng chế độ Gated. Một máy dò một photon đơn gated dựa trên IngaAs/INPAPD đã được chuẩn bị. Hiệu suất phát hiện đơn photon là hơn 55% ở 1550nm và xác suất sau xung 7% đã đạt được. Trên cơ sở này, Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã thiết lập một hệ thống LIDAR sử dụng sợi đa chế độ đồng thời kết hợp với máy dò đơn photon APD APD chế độ tự do. Các thiết bị thí nghiệm được thể hiện trong Hình (C) và (D), và việc phát hiện các đám mây nhiều lớp với chiều cao 12 km được thực hiện với độ phân giải thời gian là 1 giây và độ phân giải không gian là 15 m.