Yksittäinen fotoni Ingaas -valodetori

Yksi fotoniIngaas -valodetektori

Lidarin nopea kehityksen myötävalon havaitseminenAutomaattisessa ajoneuvojen seurantatekniikassa käytetyllä tekniikalla ja etäisyysteknologialla on myös korkeammat vaatimukset, perinteisessä heikossa valon havaitsemistekniikassa käytetyn ilmaisimen herkkyys ja aikaresoluutio eivät pysty vastaamaan todellisia tarpeita. Yksi fotoni on pienin valon energiayksikkö, ja ilmaisin, jolla on yksi fotonin havaitsemisen kyky, on lopullinen työkalu valon havaitsemiseen. Verrattuna IngaasiinAPD -valodetektori, yhden fotonin ilmaisimilla, jotka perustuvat Ingaas APD -valodeektoriin, on suurempi vasteenopeus, herkkyys ja tehokkuus. Siksi kotona ja ulkomailla on suoritettu joukko tutkimuksia In-GAAS APD Fotodetector -fotonilmaisimista.

Italian Milanon yliopiston tutkijat kehittivät ensin kaksiulotteisen mallin yhden fotonin ohimenevän käyttäytymisen simuloimiseksilumivyöryVuonna 1997 ja antoi numeeriset simulaatiotulokset yhden fotonin lumivyöryn ohimenevistä ominaisuuksista. Sitten vuonna 2006 tutkijat käyttivät MOCVD: tä tasomaisen geometrisen valmisteluunIngaas APD FotodetectorYksittäinen fotonitekijä, joka nosti yhden fotonin havaitsemistehokkuuden 10%: iin vähentämällä heijastavaa kerrosta ja parantamalla sähkökenttää heterogeenisella rajapinnalla. Vuonna 2014 parantamalla sinkin diffuusio-olosuhteita ja optimoimalla pystysuuntaista rakennetta, yhden fotonin ilmaisimella on korkeampi havaitsemistehokkuus, jopa 30%, ja se saavuttaa ajoitusvärinän noin 87 ps. Vuonna 2016 Sanzaro M et ai. Integroidut InGAAS APD -valodetorien yksisuuntaisen detektorin monoliittisella integroidulla vastuksella, suunnitteli kompakti yhden fotonin laskentamoduulin, joka perustuu ilmaisimeen, ja ehdotti hybridi-sammutusmenetelmää, joka vähensi merkittävästi lumivyöryn varausta, vähentäen siten pulssin jälkeistä ja optista luostareita ja vähentäen ajoitusta 70 PS: ään. Samanaikaisesti muut tutkimusryhmät ovat myös tehneet tutkimusta Ingaas APD: stäfotodetektoriYksittäinen fotonin ilmaisin. Esimerkiksi Princeton Lightwave on suunnitellut Ingaas/INPAPD -yksittäisen fotonin ilmaisimen tasomaisella rakenteella ja laittanut sen kaupalliseen käyttöön. Shanghain teknisen fysiikan instituutti testasi APD-valodetektorin yhden fotonin suorituskykyä käyttämällä sinkkiesiintymien ja kapasitiivisen tasapainotetun portin pulssitilan poistamista tummalla 3,6 × 10 ⁻⁴/ns-pulssilla pulssitaajuudella 1,5 MHz. Joseph P et ai. Suunniteltu MESA -rakenne InGaas APD -valodetektori yksifotonin ilmaisin laajemmalla kaistalevyllä, ja käytti IngaSP: tä absorboivana kerroksen materiaalina pienemmän tumman määrän saamiseksi vaikuttamatta havaitsemistehokkuuteen.

INGAAS APD -valojen yksittäisen fotonin ilmaisimen käyttötila on vapaa käyttötila, toisin sanoen APD -valodetektorin on sammutettava ääreispiiri lumivyöryn jälkeen ja palautettava sammuttamisen jälkeen tietyn ajanjakson ajan. Sammutusviiveajan vaikutuksen vähentämiseksi se jaetaan karkeasti kahteen tyyppiin: yksi on käyttää passiivista tai aktiivista sammutuspiiriä sammutuksen saavuttamiseksi, kuten R theW: n käyttämä aktiivinen sammutuspiiri jne. Kuva (a), (b) on yksinkertaistettu kaavio elektronisesta ohjauksesta ja aktiivisesta sammutuspiiristä ja sen yhdistämistilasta, joka on kehitetty. Pulssin jälkeinen ongelma. Lisäksi havaitsemistehokkuus 1550 nm: ssä on 10%ja pulssin jälkeinen todennäköisyys vähenee alle 1%: iin. Toinen on toteuttaa nopea sammutus ja palautus hallitsemalla ennakkoluulon tasoa. Koska se ei riipu lumivyöryn pulssin palautteen hallinnasta, sammutusaika vähenee merkittävästi ja ilmaisimen havaitsemistehokkuutta paranee. Esimerkiksi LC Comandar et ai. Valmistettiin InGAA: n/INPAPD: hen perustuva aidatu yksifotoninen ilmaisin. Yhden fotonin havaitsemistehokkuus oli yli 55% 1550 nm: ssä, ja pulssin jälkeinen todennäköisyys 7%: lla saavutettiin. Tämän perusteella Kiinan tiede- ja teknologia yliopisto perusti LIDAR-järjestelmän monimuotoisella kuitulla samanaikaisesti yhdistettynä vapaan moodin InGAAS APD -valodetektorien yksifoton-ilmaisimella. Kokeelliset laitteet on esitetty kuvioissa (C) ja (D), ja monikerroksisten pilvien havaitseminen, jonka korkeus on 12 km, toteutetaan aikaresoluutiolla 1 s ja spatiaalinen resoluutio 15 m.