Single Photon Ingaas Photodetector

Solong photonIngaas Photodetector

Sa mabilis na pag -unlad ng Lidar, anglight detectionAng teknolohiyang teknolohiya at ranging na ginagamit para sa awtomatikong teknolohiya sa pagsubaybay sa sasakyan ay mayroon ding mas mataas na mga kinakailangan, ang pagiging sensitibo at paglutas ng oras ng detektor na ginamit sa tradisyunal na teknolohiya ng mababang ilaw na pagtuklas ay hindi maaaring matugunan ang aktwal na mga pangangailangan. Ang solong photon ay ang pinakamaliit na yunit ng enerhiya ng ilaw, at ang detektor na may kakayahan ng solong pagtuklas ng photon ay ang pangwakas na tool ng mababang light detection. Kumpara sa IngaasAPD Photodetector, Ang mga detektor ng single-photon batay sa Ingaas APD photodetector ay may mas mataas na bilis ng tugon, pagiging sensitibo at kahusayan. Samakatuwid, ang isang serye ng mga pananaliksik sa mga in-gaaS APD photodetector solong mga detektor ng photon ay isinasagawa sa bahay at sa ibang bansa.

Ang mga mananaliksik mula sa University of Milan sa Italya ay unang nakabuo ng isang two-dimensional na modelo upang gayahin ang lumilipas na pag-uugali ng isang solong photonAvalanche Photodetectornoong 1997, at nagbigay ng mga bilang ng mga resulta ng simulation ng mga lumilipas na katangian ng isang solong photon avalanche photodetector. Pagkatapos noong 2006, ginamit ng mga mananaliksik ang MOCVD upang maghanda ng isang planar geometricIngaas APD PhotodetectorAng solong photon detector, na nadagdagan ang kahusayan ng pagtuklas ng solong-photon sa 10% sa pamamagitan ng pagbabawas ng mapanimdim na layer at pagpapahusay ng electric field sa heterogenous interface. Noong 2014, sa pamamagitan ng karagdagang pagpapabuti ng mga kondisyon ng pagsabog ng zinc at pag-optimize ng vertical na istraktura, ang solong-photon detector ay may mas mataas na kahusayan sa pagtuklas, hanggang sa 30%, at nakamit ang isang tiyempo na jitter ng halos 87 ps. Noong 2016, ang Sanzaro M et al. Pinagsama ang Ingaas APD photodetector single-photon detector na may isang monolitikong integrated risistor, dinisenyo ang isang compact na single-photon na pagbibilang ng module batay sa detektor, at iminungkahi ang isang hybrid na paraan ng pag-quench na makabuluhang nabawasan ang pagsingil ng avalanche, sa gayon ay binabawasan ang post-pulso at optical crosstalk, at pagbabawas ng tiyempo na jitter sa 70 ps. Kasabay nito, ang iba pang mga pangkat ng pananaliksik ay nagsagawa din ng pananaliksik sa Ingaas APDPhotodetectorsolong photon detector. Halimbawa, dinisenyo ng Princeton Lightwave ang IgAaS/INPAPD solong photon detector na may istraktura ng planar at inilagay ito sa komersyal na paggamit. Sinubukan ng Shanghai Institute of Technical Physics ang single-photon na pagganap ng APD photodetector gamit ang pag-alis ng mga deposito ng sink at ang capacitive balanseng mode ng pulso na may isang madilim na bilang ng 3.6 × 10 ⁻⁴/ns pulse sa isang dalas ng pulso na 1.5 MHz. Joseph P et al. Dinisenyo ang istraktura ng MESA Ingaas APD photodetector solong photon detector na may mas malawak na bandgap, at ginamit ang Ingaasp bilang ang sumisipsip na materyal na layer upang makakuha ng isang mas mababang madilim na bilang nang hindi nakakaapekto sa kahusayan ng pagtuklas.

Ang operating mode ng Ingaas APD photodetector solong photon detector ay libreng mode ng operasyon, iyon ay, ang APD photodetector ay kailangang pawiin ang peripheral circuit pagkatapos maganap ang isang avalanche, at mabawi pagkatapos ng pagsusubo sa loob ng isang panahon. Upang mabawasan ang epekto ng oras ng pagkaantala sa pagkaantala, halos nahahati ito sa dalawang uri: ang isa ay ang paggamit ng pasibo o aktibong quenching circuit upang makamit ang pagsusubo, tulad ng aktibong circuit ng pagsusubo na ginagamit ng r thew, atbp. hindi natanto na problema sa post-pulse. 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 boltahe ng bias. 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 detektor ay napabuti. Halimbawa, ginagamit ng LC Comandar et al ang gated mode. Ang isang gated single-photon detector batay sa IGAAS/INPAPD ay inihanda. Ang kahusayan ng pagtuklas ng single-photon ay higit sa 55% sa 1550 nm, at nakamit ang post-pulse na posibilidad na 7%. Sa batayan na ito, ang University of Science and Technology ng China ay nagtatag ng isang LIDAR system gamit ang multi-mode na hibla nang sabay-sabay na isinama sa isang libreng-mode na INGAAS APD photodetector single-photon detector. Ang pang-eksperimentong kagamitan ay ipinapakita sa figure (c) at (d), at ang pagtuklas ng mga ulap ng multi-layer na may taas na 12 km ay natanto na may resolusyon ng oras ng 1 s at isang spatial na resolusyon na 15 m.