Isang photon InGaAs photodetector

Isang photonInGaAs photodetector

Sa mabilis na pag-unlad ng LiDAR, anglight detectionteknolohiya at ranging teknolohiya na ginagamit para sa awtomatikong pagsubaybay sa sasakyan imaging teknolohiya ay mayroon ding mas mataas na mga kinakailangan, ang sensitivity at oras resolution ng detector na ginamit sa tradisyonal na low light detection teknolohiya ay hindi maaaring matugunan ang mga aktwal na pangangailangan. Ang solong photon ay ang pinakamaliit na yunit ng enerhiya ng liwanag, at ang detektor na may kakayahan ng solong photon detection ay ang panghuling tool ng low light detection. Kumpara sa InGaAsAPD photodetector, ang mga single-photon detector batay sa InGaAs APD photodetector ay may mas mataas na bilis ng pagtugon, sensitivity at kahusayan. Samakatuwid, isang serye ng mga pagsasaliksik sa IN-GAAS APD photodetector single photon detector ay isinagawa sa tahanan at sa ibang bansa.

Ang mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Milan sa Italya ay unang bumuo ng isang two-dimensional na modelo upang gayahin ang lumilipas na pag-uugali ng isang photonavalanche photodetectornoong 1997, at nagbigay ng mga resulta ng numerical simulation ng mga lumilipas na katangian ng isang photon avalanche photodetector. Pagkatapos noong 2006, ginamit ng mga mananaliksik ang MOCVD upang maghanda ng isang planar geometricInGaAs APD photodetectorsolong photon detector, na nagpapataas ng single-photon detection efficiency sa 10% sa pamamagitan ng pagbabawas ng reflective layer at pagpapahusay ng electric field sa heterogenous na interface. Noong 2014, sa pamamagitan ng higit pang pagpapabuti sa mga kondisyon ng zinc diffusion at pag-optimize sa vertical na istraktura, ang single-photon detector ay may mas mataas na kahusayan sa pagtuklas, hanggang 30%, at nakakamit ang timing jitter na humigit-kumulang 87 ps. Noong 2016, SANZARO M et al. isinama ang InGaAs APD photodetector single-photon detector na may monolithic integrated resistor, nagdisenyo ng compact single-photon counting module batay sa detector, at nagmungkahi ng hybrid quench method na makabuluhang nagbawas ng avalanche charge, at sa gayon ay binabawasan ang post-pulse at optical crosstalk, at binabawasan ang timing jitter sa 70 ps. Kasabay nito, nagsagawa rin ng pananaliksik ang iba pang grupo ng pananaliksik sa InGaAs APDphotodetectornag-iisang photon detector. Halimbawa, ang Princeton Lightwave ay nagdisenyo ng InGaAs/InPAPD na solong photon detector na may planar na istraktura at inilagay ito sa komersyal na paggamit. Sinubukan ng Shanghai Institute of Technical Physics ang single-photon performance ng APD photodetector gamit ang pag-alis ng zinc deposits at ang capacitive balanced gate pulse mode na may dark count na 3.6 × 10 ⁻⁴/ns pulse sa pulse frequency na 1.5 MHz. Joseph P et al. idinisenyo ang istruktura ng mesa na InGaAs APD photodetector single photon detector na may mas malawak na bandgap, at ginamit ang InGaAsP bilang absorbing layer material upang makakuha ng mas mababang dark count nang hindi naaapektuhan ang kahusayan sa pagtuklas.

Ang operating mode ng InGaAs APD photodetector single photon detector ay free operation mode, ibig sabihin, kailangang pawiin ng APD photodetector ang peripheral circuit pagkatapos mangyari ang avalanche, at mabawi pagkatapos mapatay sa loob ng isang panahon. Upang mabawasan ang epekto ng quenching delay time, halos nahahati ito sa dalawang uri: Ang isa ay ang paggamit ng passive o active quenching circuit para makamit ang quenching, tulad ng active quenching circuit na ginagamit ng R Thew, atbp. Figure (a) , (b) ay isang pinasimple na diagram ng electronic control at aktibong quenching circuit at ang koneksyon nito sa APD photodetector, na binuo upang gumana sa gated o libreng running mode, na makabuluhang binabawasan ang dati nang hindi natanto na post-pulse na problema. Bukod dito, ang kahusayan ng pagtuklas sa 1550 nm ay 10%, at ang posibilidad ng post-pulse ay nabawasan sa mas mababa sa 1%. Ang pangalawa ay upang mapagtanto ang mabilis na pagsusubo at pagbawi sa pamamagitan ng pagkontrol sa antas ng bias boltahe. Dahil hindi ito nakasalalay sa kontrol ng feedback ng avalanche pulse, ang oras ng pagkaantala ng pagsusubo ay makabuluhang nabawasan at ang kahusayan ng pagtuklas ng detector ay napabuti. Halimbawa, ginagamit ni LC Comandar et al ang gated mode. Inihanda ang isang gated na single-photon detector batay sa InGaAs/InPAPD. Ang kahusayan ng single-photon detection ay higit sa 55% sa 1550 nm, at ang post-pulse na posibilidad na 7% ay nakamit. Sa batayan na ito, ang Unibersidad ng Agham at Teknolohiya ng China ay nagtatag ng isang liDAR system gamit ang multi-mode fiber na sabay-sabay na isinama sa isang free-mode na InGaAs APD photodetector na single-photon detector. Ang mga pang-eksperimentong kagamitan ay ipinapakita sa Figure (c) at (d), at ang pagtuklas ng mga multi-layer na ulap na may taas na 12 km ay natanto na may resolution ng oras na 1 s at isang spatial na resolusyon na 15 m.