Fotón únicoFotodetector InGaAs
Co rápido desenvolvemento do LiDAR, odetección de luzA tecnoloxía e a tecnoloxía de rango utilizadas para a tecnoloxía de imaxes de seguimento automático de vehículos tamén teñen requisitos máis elevados, a sensibilidade e a resolución do tempo do detector utilizado na tecnoloxía tradicional de detección de pouca luz non poden satisfacer as necesidades reais. Fotón único é a unidade de enerxía máis pequena de luz, e o detector coa capacidade de detección de fotón único é a ferramenta final de detección de pouca luz. En comparación con InGaAsFotodetector APD, os detectores de fotón único baseados no fotodetector InGaAs APD teñen maior velocidade de resposta, sensibilidade e eficiencia. Por iso, realizáronse unha serie de investigacións sobre detectores fotodetectores de fotón único IN-GAAS APD no país e no estranxeiro.
Investigadores da Universidade de Milán en Italia desenvolveron por primeira vez un modelo bidimensional para simular o comportamento transitorio dun só fotónfotodetector de avalanchasen 1997, e deu resultados de simulación numérica das características transitorias dun único fotodetector de avalanchas de fotóns. Despois, en 2006, os investigadores utilizaron MOCVD para preparar un xeométrico planoFotodetector InGaAs APDdetector de fotón único, que aumentou a eficiencia de detección de fotón único ao 10% reducindo a capa reflectora e mellorando o campo eléctrico na interface heteroxénea. En 2014, mellorando aínda máis as condicións de difusión de zinc e optimizando a estrutura vertical, o detector de fotón único ten unha maior eficiencia de detección, ata o 30%, e logra unha fluctuación de tempo duns 87 ps. En 2016, SANZARO M et al. integrou o detector de fotóns únicos do fotodetector InGaAs APD cunha resistencia monolítica integrada, deseñou un módulo compacto de conta de fotóns únicos baseado no detector e propuxo un método de extinción híbrido que reduciu significativamente a carga de avalancha, reducindo así o postpulso e a diafonía óptica. reducindo a fluctuación de tempo a 70 ps. Paralelamente, outros grupos de investigación tamén realizaron investigacións sobre APD InGaAsfotodetectordetector de fotón único. Por exemplo, Princeton Lightwave deseñou un detector de fotón único InGaAs/InPAPD con estrutura plana e púxoo en uso comercial. O Instituto de Física Técnica de Shanghai probou o rendemento dun só fotón do fotodetector APD mediante a eliminación de depósitos de zinc e o modo de pulso capacitivo de porta equilibrada cun reconto escuro de 3,6 × 10 ⁻⁴/ns de pulso a unha frecuencia de pulso de 1,5 MHz. Joseph P et al. deseñou a estrutura mesa InGaAs APD fotodetector detector de fotóns únicos con banda prohibida máis amplo, e utilizou InGaAsP como o material da capa absorbente para obter un recuento escuro máis baixo sen afectar a eficiencia de detección.
O modo de funcionamento do detector de fotón único do fotodetector InGaAs APD é o modo de operación libre, é dicir, o fotodetector APD necesita apagar o circuíto periférico despois de que se produza unha avalancha e recuperarse despois da extinción durante un período de tempo. Co fin de reducir o impacto do tempo de atraso de extinción, divídese aproximadamente en dous tipos: Un deles consiste en utilizar un circuíto de extinción pasivo ou activo para lograr a extinción, como o circuíto de extinción activo utilizado polo R Thew, etc. Figura (a) , (b) é un diagrama simplificado do circuíto de control electrónico e de extinción activa e a súa conexión co fotodetector APD, que foi desenvolvido para funcionar en modo de funcionamento con compuerta ou libre, reducindo significativamente o problema posterior ao pulso non realizado previamente. Ademais, a eficiencia de detección a 1550 nm é do 10% e a probabilidade de pospulso redúcese a menos do 1%. O segundo é realizar unha extinción e recuperación rápidas controlando o nivel de tensión de polarización. Dado que non depende do control de retroalimentación do pulso de avalancha, o tempo de atraso de extinción redúcese significativamente e mellórase a eficiencia de detección do detector. Por exemplo, LC Comandar et al usan o modo gated. Preparouse un detector de fotón único baseado en InGaAs/InPAPD. A eficiencia de detección de fotón único foi superior ao 55% a 1550 nm e alcanzouse a probabilidade post-pulso do 7%. Sobre esta base, a Universidade de Ciencia e Tecnoloxía de China estableceu un sistema liDAR que utiliza fibra multimodo xunto cun fotodetector de fotón único InGaAs APD de modo libre. O equipo experimental móstrase na Figura (c) e (d), e a detección de nubes multicapa cunha altura de 12 km realízase cunha resolución temporal de 1 s e unha resolución espacial de 15 m.
Hora de publicación: maio-07-2024