Адзінкавы фатонФотадэтэктар InGaAs
З хуткім развіццём LiDAR,выяўленне святлатэхналогія і тэхналогія дыяпазону, якая выкарыстоўваецца для аўтаматычнага адсочвання транспартных сродкаў, тэхналогія візуалізацыі таксама мае больш высокія патрабаванні, адчувальнасць і часовае дазвол дэтэктара, які выкарыстоўваецца ў традыцыйнай тэхналогіі выяўлення пры слабым асвятленні, не могуць задаволіць рэальныя патрэбы. Адзіночны фатон - гэта найменшая адзінка энергіі святла, а дэтэктар з магчымасцю выяўлення адзінкавага фатона - апошні інструмент выяўлення пры слабым асвятленні. У параўнанні з InGaAsФотадэтэктар APD, аднафатонныя дэтэктары на аснове фотадэтэктара InGaAs APD маюць больш высокую хуткасць водгуку, адчувальнасць і эфектыўнасць. Такім чынам, у краіне і за мяжой была праведзена серыя даследаванняў фотадэтэктараў IN-GAAS APD з адзінкавымі фатонамі.
Даследчыкі з Міланскага ўніверсітэта ў Італіі ўпершыню распрацавалі двухмерную мадэль для мадэлявання пераходных паводзін аднаго фатоналавінны фотадэтэктару 1997 г. і даў вынікі лікавага мадэлявання пераходных характарыстык аднафатоннага лавіннага фотадэтэктара. Затым у 2006 годзе даследчыкі выкарыстоўвалі MOCVD для падрыхтоўкі плоскай геаметрыіФотадэтэктар InGaAs APDаднафатонны дэтэктар, які павялічыў эфектыўнасць выяўлення аднаго фатона да 10% за кошт памяншэння адлюстроўваючага пласта і ўзмацнення электрычнага поля на гетэрагеннай мяжы. У 2014 годзе за кошт далейшага паляпшэння ўмоў дыфузіі цынку і аптымізацыі вертыкальнай структуры аднафатонны дэтэктар мае больш высокую эфектыўнасць выяўлення, да 30 %, і дасягае дрыгацення часу каля 87 пс. У 2016 годзе SANZARO M і соавт. інтэграваў аднафатонны дэтэктар фотадэтэктара InGaAs APD з маналітным убудаваным рэзістарам, распрацаваў кампактны модуль падліку аднафатонаў на аснове дэтэктара і прапанаваў гібрыдны метад гашэння, які значна зніжае лавінны зарад, тым самым памяншаючы постімпульсныя і аптычныя крыжаваныя перашкоды, і зніжэнне дрыгацення часу да 70 пс. У той жа час іншыя даследчыя групы таксама праводзілі даследаванні InGaAs APDфотадэтэктардэтэктар аднаго фатона. Напрыклад, кампанія Princeton Lightwave распрацавала адзіночны фатонны дэтэктар InGaAs/InPAPD з плоскай структурай і ўвяла яго ў камерцыйнае выкарыстанне. Шанхайскі інстытут тэхнічнай фізікі пратэставаў прадукцыйнасць аднафатоннага фотадэтэктара APD з выкарыстаннем выдалення адкладаў цынку і ёмістнага збалансаванага імпульснага рэжыму засаўкі з цёмным лікам 3,6 × 10 ⁻⁴/нс пры частаце імпульсаў 1,5 МГц. Джозэф П і інш. распрацаваў мезаструктурны фотадэтэктар InGaAs APD з аднафатонным дэтэктарам з больш шырокай забароненай паласой і выкарыстаў InGaAsP у якасці матэрыялу паглынальнага пласта для атрымання меншага цёмнага адліку без уплыву на эфектыўнасць выяўлення.
Рэжым працы фотадэтэктара InGaAs APD з аднафатонным дэтэктарам - гэта рэжым свабоднай працы, гэта значыць фотадэтэктар APD павінен гасіць перыферыйную ланцуг пасля сходу лавіны і аднаўляцца пасля тушэння на працягу пэўнага перыяду часу. Каб паменшыць уплыў часу затрымкі гашэння, ён умоўна дзеліцца на два тыпу: адзін заключаецца ў выкарыстанні пасіўнага або актыўнага контуру гашэння для дасягнення гашэння, напрыклад актыўнага контуру гашэння, які выкарыстоўваецца R Thew і г. д. Малюнак (a) , (b) - гэта спрошчаная схема схемы электроннага кіравання і актыўнага гашэння і яе злучэння з фотадэтэктарам APD, які быў распрацаваны для працы ў закрытым або свабодным рэжыме, значна памяншаючы нерэалізаваную раней праблему пасля імпульсу. Больш за тое, эфектыўнасць выяўлення пры 1550 нм складае 10%, а верагоднасць пост-імпульсу зніжана да менш чым 1%. Другі - рэалізаваць хуткае гашэнне і аднаўленне шляхам кантролю ўзроўню напружання зрушэння. Паколькі гэта не залежыць ад кіравання лавінным імпульсам па зваротнай сувязі, час затрымкі гашэння значна скарачаецца і эфектыўнасць выяўлення дэтэктара паляпшаецца. Напрыклад, LC Comandar і іншыя выкарыстоўваюць закрыты рэжым. Падрыхтаваны закрыты аднафатонны дэтэктар на аснове InGaAs/InPAPD. Эфектыўнасць выяўлення аднаго фатона склала больш за 55% пры 1550 нм, а верагоднасць пасля імпульсу была дасягнута ў 7%. На гэтай аснове Універсітэт навукі і тэхнікі Кітая стварыў сістэму liDAR з выкарыстаннем шматмодавага валакна, адначасова спалучанага з аднафатонным дэтэктарам фотадэтэктара InGaAs APD са свабодным рэжымам. Эксперыментальнае абсталяванне паказана на малюнках (c) і (d), а выяўленне шматслойных аблокаў вышынёй 12 км ажыццяўляецца з раздзяленнем па часе 1 с і прасторавым раздзяленнем 15 м.
Час публікацыі: 7 мая 2024 г