Eenzelphoton InGaAs Photodetektor

Eenzel PhotonInGaAs Photodetektor

Mat der schneller Entwécklung vum LiDAR,LiichtdetektiounD'Technologie an d'Rangverdeelungstechnologie, déi fir d'automatesch Gefierverfolgungs-Bildgebungstechnologie benotzt ginn, hunn och méi héich Ufuerderungen. D'Sensibilitéit an d'Zäitopléisung vum Detektor, deen an der traditioneller Technologie fir d'Detektioun vu schlechtem Liicht benotzt gëtt, kënnen den tatsächlechen Ufuerderungen net erfëllen. En Eenzelphoton ass déi klengst Energieeenheet vum Liicht, an den Detektor, deen d'Fäegkeet huet, en Eenzelphoton z'entdecken, ass dat lescht Instrument fir d'Detektioun vu schlechtem Liicht. Am Verglach mat InGaAsAPD-Fotodetektor, Eenzelphotonen-Detektoren, déi op engem InGaAs APD-Fotodetektor baséieren, hunn eng méi héich Reaktiounsgeschwindegkeet, Empfindlechkeet an Effizienz. Dofir gouf eng Serie vu Fuerschungen iwwer IN-GAAS APD-Fotodetektor-Eenzelphotonen-Detektoren am In- an Ausland duerchgefouert.

Fuerscher vun der Universitéit vu Mailand an Italien hunn als éischt en zweedimensionalt Modell entwéckelt fir dat transient Verhalen vun engem eenzege Photon ze simuléieren.Lawinen-Fotodetektoram Joer 1997, an hunn numeresch Simulatiounsresultater vun den transienten Charakteristike vun engem Eenzelphoton-Lawinen-Fotodetektor geliwwert. Duerno, am Joer 2006, hunn d'Fuerscher MOCVD benotzt fir e planare geometresche ... ze preparéierenInGaAs APD PhotodetektorEenzelphotonen-Detektor, deen d'Effizienz vun der Eenzelphoton-Detektioun op 10% erhéicht huet, andeems d'reflektiv Schicht reduzéiert an d'elektrescht Feld op der heterogener Grenzfläch verbessert gouf. Am Joer 2014 huet den Eenzelphotonen-Detektor, andeems d'Zinkdiffusiounsbedingungen weider verbessert an d'vertikal Struktur optimiséiert gouf, eng méi héich Detektiounseffizienz, bis zu 30%, an erreecht en Timing-Jitter vu ronn 87 ps. Am Joer 2016 hunn de SANZARO M et al. den InGaAs APD Photodetektor Eenzelphotonen-Detektor mat engem monolithesche integréierte Widderstand integréiert, e kompakt Eenzelphotonen-Zählmodul op Basis vum Detektor entwéckelt an eng Hybrid-Quench-Method virgeschloen, déi d'Lawinenladung däitlech reduzéiert huet, doduerch d'Postpuls- an den opteschen Iwwersproch reduzéiert huet, an den Timing-Jitter op 70 ps reduzéiert huet. Gläichzäiteg hunn aner Fuerschungsgruppen och Fuerschung iwwer InGaAs APD duerchgefouert.FotodetektorEenzelphotonendetektor. Zum Beispill huet Princeton Lightwave en InGaAs/InPAPD-Eenzelphotonendetektor mat planarer Struktur entwéckelt a kommerziell agesat. De Shanghai Institute of Technical Physics huet d'Eenzelphotonleistung vum APD-Fotodetektor mat Hëllef vun der Entfernung vun Zinkoflagerungen an dem kapazitive Balanced Gate-Pulsmodus mat enger Däischterzuel vun 3,6 × 10⁻⁴/ns-Puls bei enger Pulsfrequenz vun 1,5 MHz getest. De Joseph P et al. hunn den InGaAs APD-Fotodetektor mat Mesa-Struktur a méi breeder Bandlück entworf an InGaAsP als absorbéierend Schichtmaterial benotzt, fir eng méi niddreg Däischterzuel ze kréien, ouni d'Detektiounseffizienz ze beaflossen.

De Betribsmodus vum InGaAs APD Photodetektor Eenzelphotondetektor ass de fräie Betribsmodus, dat heescht, den APD Photodetektor muss de Peripheriekrees ofschalten nodeems eng Lawin geschitt ass, an sech no enger Zäit erëm erhuelen. Fir den Impakt vun der Ofschlossverzögerungszäit ze reduzéieren, gëtt en ongeféier an zwou Zorten opgedeelt: Engersäits gëtt e passive oder aktive Ofschlosskrees benotzt fir d'Ofschlossung z'erreechen, wéi zum Beispill de aktive Ofschlosskrees, deen vum R Thew usw. benotzt gëtt. Figur (a), (b) ass en vereinfacht Diagramm vum elektronesche Kontroll- an dem aktive Ofschlosskrees a senger Verbindung mam APD Photodetektor, deen entwéckelt gouf fir am gated oder fräilafende Modus ze funktionéieren, wat de bis elo onerwaarte Post-Impulsproblem däitlech reduzéiert. Ausserdeem ass d'Detektiounseffizienz bei 1550 nm 10%, an d'Wahrscheinlechkeet vun engem Post-Impuls gëtt op manner wéi 1% reduzéiert. Déi zweet ass et, séier Ofschlossung an Erhuelung z'erreechen andeems de Niveau vun der Biasspannung kontrolléiert gëtt. Well et net vun der Feedbackkontroll vum Lawinenimpuls ofhänkt, gëtt d'Verzögerungszäit vum Ofschloss däitlech reduzéiert an d'Detektiounseffizienz vum Detektor gëtt verbessert. Zum Beispill benotzen den LC Comandar et al. de Gated-Modus. E Gated-Eenzelphotonen-Detektor baséiert op InGaAs/InPAPD gouf virbereet. D'Eenzelphotonen-Detektiounseffizienz louch bei iwwer 55% bei 1550 nm, an d'Post-Puls-Wahrscheinlechkeet vu 7% gouf erreecht. Op dëser Basis huet d'Universitéit fir Wëssenschaft an Technologie vu China e LiDAR-System etabléiert, dat Multimode-Faser gläichzäiteg mat engem Fräimodus-InGaAs APD-Fotodetektor-Eenzelphotonen-Detektor gekoppelt huet. Déi experimentell Ausrüstung ass an der Figur (c) an (d) gewisen, an d'Detektioun vu Méischichtwolleken mat enger Héicht vun 12 km gëtt mat enger Zäitopléisung vun 1 Sekonn an enger raimlecher Opléisung vun 15 m realiséiert.