Адзін фатонInGaAs фотадэтэктар
З хуткім развіццём LiDAR,выяўленне святлаТэхналогіі і тэхналогіі далямераў, якія выкарыстоўваюцца для аўтаматычнага адсочвання транспартных сродкаў, таксама маюць больш высокія патрабаванні, адчувальнасць і часовае разрозненне дэтэктараў, якія выкарыстоўваюцца ў традыцыйнай тэхналогіі выяўлення пры нізкай асветленасці, не могуць задаволіць рэальныя патрэбы. Адзінкавы фатон - гэта найменшая адзінка энергіі святла, і дэтэктар з магчымасцю выяўлення адзінкавага фатона з'яўляецца найлепшым інструментам выяўлення пры нізкай асветленасці. У параўнанні з InGaAsФотадэтэктар APDАднафатонныя дэтэктары на аснове фотадэтэктара InGaAs APD маюць больш высокую хуткасць водгуку, адчувальнасць і эфектыўнасць. Таму ў краіне і за мяжой быў праведзены шэраг даследаванняў аднафатонных дэтэктараў на аснове фотадэтэктара IN-GAAS APD.
Даследчыкі з Міланскага ўніверсітэта ў Італіі ўпершыню распрацавалі двухмерную мадэль для мадэлявання пераходных паводзін аднаго фатона.лавінны фотадэтэктару 1997 годзе і прадставілі вынікі лікавага мадэлявання пераходных характарыстык фотадэтэктара лавіннага тыпу аднаго фатона. Затым, у 2006 годзе, даследчыкі выкарысталі MOCVD для падрыхтоўкі плоскай геаметрычнайФотадэтэктар InGaAs APDаднакафатонны дэтэктар, які павялічыў эфектыўнасць выяўлення аднакафонных сігналаў да 10% за кошт памяншэння адбівальнай пласта і ўзмацнення электрычнага поля на гетэрагеннай мяжы падзелу. У 2014 годзе, дзякуючы далейшаму паляпшэнню ўмоў дыфузіі цынку і аптымізацыі вертыкальнай структуры, аднакафонны дэтэктар мае больш высокую эфектыўнасць выяўлення, да 30%, і дасягае часовага джытэра каля 87 пс. У 2016 годзе SANZARO M і інш. інтэгравалі аднакафонны дэтэктар фотадэтэктара InGaAs APD з маналітным інтэграваным рэзістарам, распрацавалі кампактны модуль падліку аднакафонных сігналаў на аснове дэтэктара і прапанавалі гібрыдны метад гашэння, які значна знізіў лавінны зарад, тым самым памяншаючы постімпульсныя і аптычныя перакрыжаваныя перашкоды, а таксама зніжаючы часовы джытэр да 70 пс. У той жа час іншыя даследчыя групы таксама правялі даследаванні InGaAs APD.фотадэтэктараднакафатонны дэтэктар. Напрыклад, Princeton Lightwave распрацаваў аднакафатонны дэтэктар InGaAs/InPAPD з планарнай структурай і ўвёў яго ў камерцыйнае выкарыстанне. Шанхайскі інстытут тэхнічнай фізікі пратэставаў аднакафонную прадукцыйнасць фотадэтэктара APD, выкарыстоўваючы выдаленне цынкавых адкладаў і рэжым ёмістнага збалансаванага імпульснага засаўкі з цёмным лічыльнікам імпульсаў 3,6 × 10⁻⁴/нс пры частаце імпульсаў 1,5 МГц. Джозэф П. і інш. распрацавалі аднакафатонны фотадэтэктар InGaAs APD з меза-структурай і больш шырокай забароненай зонай і выкарысталі InGaAsP у якасці матэрыялу паглынальнага пласта для атрымання меншага цёмнага лічыльніка без уплыву на эфектыўнасць выяўлення.
Рэжым працы фотадэтэктара аднаго фатона InGaAs APD - гэта рэжым свабоднай працы, гэта значыць, фотадэтэктар APD павінен гасіць перыферыйны ланцуг пасля лавіны і аднаўляцца пасля гашэння на працягу пэўнага перыяду часу. Каб паменшыць уплыў часу затрымкі гашэння, яго ўмоўна падзяляюць на два тыпы: першы - выкарыстанне пасіўнай або актыўнай схемы гашэння для дасягнення гашэння, напрыклад, схема актыўнага гашэння, якая выкарыстоўваецца R Thew і г.д. На малюнках (а), (б) паказана спрошчаная схема электроннага кіравання і схемы актыўнага гашэння і іх падлучэння да фотадэтэктара APD, які быў распрацаваны для працы ў рэжыме стробавання або свабоднага рэжыму, што значна памяншае раней нерэалізаваную праблему постімпульса. Больш за тое, эфектыўнасць дэтэктавання пры 1550 нм складае 10%, а верагоднасць постімпульса зніжана да менш чым 1%. Другі - рэалізацыя хуткага гашэння і аднаўлення шляхам кіравання ўзроўнем напружання зрушэння. Паколькі гэта не залежыць ад кіравання лавінным імпульсам з дапамогай зваротнай сувязі, час затрымкі гашэння значна скарачаецца, а эфектыўнасць дэтэктара паляпшаецца. Напрыклад, Л. К. Камандар і інш. выкарыстоўваюць рэжым вентыляцыі. Быў падрыхтаваны аднафатонны дэтэктар з вентыляцыяй на аснове InGaAs/InPAPD. Эфектыўнасць выяўлення аднафатонаў пры 1550 нм перавысіла 55%, а верагоднасць пост-імпульса — 7%. На гэтай аснове Кітайскі ўніверсітэт навукі і тэхналогій стварыў сістэму лідара з выкарыстаннем шматмодавага валакна, адначасова злучанага з аднафатонным фотадэтэктарам InGaAs APD са свабодным рэжымам. Эксперыментальнае абсталяванне паказана на малюнках (c) і (d), а выяўленне шматслаёвых аблокаў вышынёй 12 км ажыццяўляецца з часовым дазволам 1 с і прасторавым дазволам 15 м.
Час публікацыі: 07 мая 2024 г.