Isang photon na InGaAs photodetector

Isang photonPhotodetector ng InGaAs

Kasabay ng mabilis na pag-unlad ng LiDAR,pagtuklas ng liwanagAng teknolohiya at teknolohiya ng pag-ranggo na ginagamit para sa awtomatikong teknolohiya sa pagsubaybay sa sasakyan ay mayroon ding mas mataas na mga kinakailangan, ang sensitivity at time resolution ng detector na ginagamit sa tradisyonal na teknolohiya sa pag-detect ng mababang liwanag ay hindi kayang matugunan ang aktwal na mga pangangailangan. Ang single photon ay ang pinakamaliit na yunit ng enerhiya ng liwanag, at ang detector na may kakayahang mag-single photon detection ay ang pangwakas na tool para sa pag-detect ng mababang liwanag. Kung ikukumpara sa InGaAsDetektor ng APD, ang mga single-photon detector na nakabatay sa InGaAs APD photodetector ay may mas mataas na bilis ng pagtugon, sensitibidad, at kahusayan. Samakatuwid, isang serye ng mga pananaliksik sa mga single photon detector ng IN-GAAS APD photodetector ang isinagawa sa loob at labas ng bansa.

Ang mga mananaliksik mula sa University of Milan sa Italya ay unang bumuo ng isang two-dimensional na modelo upang gayahin ang lumilipas na pag-uugali ng isang photon.photodetector ng avalanchenoong 1997, at nagbigay ng mga resulta ng numerical simulation ng mga transient characteristics ng isang photon avalanche photodetector. Pagkatapos, noong 2006, ginamit ng mga mananaliksik ang MOCVD upang maghanda ng isang planar geometricInGaAs APD photodetectorsingle photon detector, na nagpataas ng single-photon detection efficiency sa 10% sa pamamagitan ng pagbabawas ng reflective layer at pagpapahusay ng electric field sa heterogeneous interface. Noong 2014, sa pamamagitan ng higit pang pagpapabuti ng mga kondisyon ng zinc diffusion at pag-optimize ng patayong istraktura, ang single-photon detector ay may mas mataas na detection efficiency, hanggang 30%, at nakakamit ng timing jitter na humigit-kumulang 87 ps. Noong 2016, isinama nina SANZARO M et al. ang InGaAs APD photodetector single-photon detector na may monolithic integrated resistor, nagdisenyo ng compact single-photon counting module batay sa detector, at nagpanukala ng hybrid quench method na makabuluhang nagbawas ng avalanche charge, sa gayon ay binabawasan ang post-pulse at optical crosstalk, at binabawasan ang timing jitter sa 70 ps. Kasabay nito, ang iba pang mga grupo ng pananaliksik ay nagsagawa rin ng pananaliksik sa InGaAs APD.photodetectoriisang photon detector. Halimbawa, dinisenyo ng Princeton Lightwave ang InGaAs/InPAPD single photon detector na may planar structure at ginamit ito sa komersyal na paggamit. Sinubukan ng Shanghai Institute of Technical Physics ang single-photon performance ng APD photodetector gamit ang pag-aalis ng mga deposito ng zinc 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. Dinisenyo nina Joseph P et al. ang mesa structure ng 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 detection efficiency.

Ang operating mode ng InGaAs APD photodetector single photon detector ay free operation mode, ibig sabihin, kailangang patayin ng APD photodetector ang peripheral circuit pagkatapos magkaroon ng avalanche, at makabawi pagkatapos ng quenching sa loob ng isang panahon. Upang mabawasan ang epekto ng quenching delay time, ito ay halos nahahati sa dalawang uri: Una ay ang paggamit ng passive o active quenching circuit upang makamit ang quenching, tulad ng active quenching circuit na ginagamit ng R Thew, atbp. Ang Figure (a), (b) ay isang pinasimpleng diagram ng electronic control at active quenching circuit at ang koneksyon nito sa APD photodetector, na binuo upang gumana sa gated o free running mode, na makabuluhang binabawasan ang dating hindi natanto na problema sa post-pulse. Bukod dito, ang detection efficiency sa 1550 nm ay 10%, at ang probabilidad ng post-pulse ay nababawasan sa mas mababa sa 1%. Ang pangalawa ay ang pagsasakatuparan ng mabilis na quenching at recovery sa pamamagitan ng pagkontrol sa antas ng bias voltage. Dahil hindi ito nakadepende sa feedback control ng avalanche pulse, ang delay time ng quenching ay lubhang nababawasan at ang detection efficiency ng detector ay napabuti. Halimbawa, ginamit nina LC Comandar et al ang gated mode. Isang gated single-photon detector batay sa InGaAs/InPAPD ang inihanda. Ang single-photon detection efficiency ay mahigit 55% sa 1550 nm, at nakamit ang post-pulse probability na 7%. Batay dito, itinatag ng University of Science and Technology of China ang isang liDAR system gamit ang multi-mode fiber nang sabay-sabay na isinama sa isang free-mode InGaAs APD photodetector single-photon detector. Ang experimental equipment ay ipinapakita sa Figure (c) at (d), at ang detection ng multi-layer clouds na may taas na 12 km ay naisasagawa na may time resolution na 1 s at spatial resolution na 15 m.