Fotodetektor InGaAs foton tunggal

Foton tunggalFotodetektor InGaAs

Dengan perkembangan LiDAR yang pesat,deteksi cahayaTeknologi dan teknologi penentuan jarak yang digunakan untuk teknologi pencitraan pelacakan kendaraan otomatis juga memiliki persyaratan yang lebih tinggi, sensitivitas dan resolusi waktu detektor yang digunakan dalam teknologi deteksi cahaya rendah tradisional tidak dapat memenuhi kebutuhan aktual. Foton tunggal adalah unit energi terkecil dari cahaya, dan detektor dengan kemampuan deteksi foton tunggal adalah alat terakhir dari deteksi cahaya rendah. Dibandingkan dengan InGaAsFotodetektor APDDetektor foton tunggal berbasis fotodetektor APD InGaAs memiliki kecepatan respons, sensitivitas, dan efisiensi yang lebih tinggi. Oleh karena itu, serangkaian penelitian tentang detektor foton tunggal fotodetektor APD IN-GAAS telah dilakukan di dalam dan luar negeri.

Para peneliti dari Universitas Milan di Italia pertama kali mengembangkan model dua dimensi untuk mensimulasikan perilaku transien dari sebuah foton tunggal.detektor foto longsoran saljuPada tahun 1997, mereka memberikan hasil simulasi numerik tentang karakteristik transien dari fotodetektor longsoran foton tunggal. Kemudian pada tahun 2006, para peneliti menggunakan MOCVD untuk menyiapkan geometri planar.Fotodetektor APD InGaAsDetektor foton tunggal, yang meningkatkan efisiensi deteksi foton tunggal hingga 10% dengan mengurangi lapisan reflektif dan meningkatkan medan listrik pada antarmuka heterogen. Pada tahun 2014, dengan lebih meningkatkan kondisi difusi seng dan mengoptimalkan struktur vertikal, detektor foton tunggal memiliki efisiensi deteksi yang lebih tinggi, hingga 30%, dan mencapai jitter waktu sekitar 87 ps. Pada tahun 2016, SANZARO M dkk. mengintegrasikan detektor foton tunggal APD InGaAs dengan resistor terintegrasi monolitik, merancang modul penghitung foton tunggal kompak berdasarkan detektor tersebut, dan mengusulkan metode pendinginan hibrida yang secara signifikan mengurangi muatan longsoran, sehingga mengurangi post-pulsa dan crosstalk optik, serta mengurangi jitter waktu hingga 70 ps. Pada saat yang sama, kelompok penelitian lain juga telah melakukan penelitian tentang APD InGaAs.fotodetektordetektor foton tunggal. Misalnya, Princeton Lightwave telah merancang detektor foton tunggal InGaAs/InPAPD dengan struktur planar dan menggunakannya secara komersial. Institut Fisika Teknik Shanghai menguji kinerja foton tunggal detektor foto APD menggunakan penghilangan endapan seng dan mode pulsa gerbang seimbang kapasitif dengan jumlah gelap 3,6 × 10⁻⁴/ns pulsa pada frekuensi pulsa 1,5 MHz. Joseph P dkk. merancang detektor foton tunggal detektor foto APD InGaAs struktur mesa dengan celah pita yang lebih lebar, dan menggunakan InGaAsP sebagai bahan lapisan penyerap untuk mendapatkan jumlah gelap yang lebih rendah tanpa memengaruhi efisiensi deteksi.

Mode operasi detektor foton tunggal APD InGaAs adalah mode operasi bebas, yaitu, detektor foto APD perlu memadamkan sirkuit periferal setelah terjadi longsoran, dan pulih setelah pemadaman selama periode waktu tertentu. Untuk mengurangi dampak waktu tunda pemadaman, secara garis besar dibagi menjadi dua jenis: Pertama, menggunakan sirkuit pemadaman pasif atau aktif untuk mencapai pemadaman, seperti sirkuit pemadaman aktif yang digunakan oleh R Thew, dll. Gambar (a), (b) adalah diagram sederhana dari kontrol elektronik dan sirkuit pemadaman aktif serta hubungannya dengan detektor foto APD, yang telah dikembangkan untuk bekerja dalam mode berjalan tergerbang atau bebas, secara signifikan mengurangi masalah pasca-pulsa yang sebelumnya tidak terwujud. Selain itu, efisiensi deteksi pada 1550 nm adalah 10%, dan probabilitas pasca-pulsa berkurang menjadi kurang dari 1%. Kedua, mewujudkan pemadaman dan pemulihan cepat dengan mengontrol tingkat tegangan bias. Karena tidak bergantung pada kontrol umpan balik pulsa longsoran, waktu tunda pemadaman berkurang secara signifikan dan efisiensi deteksi detektor meningkat. Misalnya, LC Comandar dkk. menggunakan mode gerbang. Detektor foton tunggal berbasis InGaAs/InPAPD yang menggunakan gerbang telah disiapkan. Efisiensi deteksi foton tunggal lebih dari 55% pada 1550 nm, dan probabilitas pasca-pulsa sebesar 7% tercapai. Atas dasar ini, Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok membangun sistem liDAR menggunakan serat multi-mode yang secara simultan digabungkan dengan detektor foton tunggal fotodetektor APD InGaAs mode bebas. Peralatan eksperimental ditunjukkan pada Gambar (c) dan (d), dan deteksi awan multi-lapisan dengan ketinggian 12 km direalisasikan dengan resolusi waktu 1 s dan resolusi spasial 15 m.