Pengesan foto InGaAs foton tunggal

Foton tunggalPengesan foto InGaAs

Dengan perkembangan pesat LiDAR, thepengesanan cahayateknologi dan teknologi julat yang digunakan untuk teknologi pengimejan pengesanan kenderaan automatik juga mempunyai keperluan yang lebih tinggi, sensitiviti dan resolusi masa pengesan yang digunakan dalam teknologi pengesanan cahaya rendah tradisional tidak dapat memenuhi keperluan sebenar. Foton tunggal ialah unit tenaga terkecil cahaya, dan pengesan dengan keupayaan pengesanan foton tunggal adalah alat terakhir pengesanan cahaya rendah. Berbanding dengan InGaAsPengesan foto APD, pengesan foton tunggal berdasarkan pengesan foto InGaAs APD mempunyai kelajuan tindak balas, kepekaan dan kecekapan yang lebih tinggi. Oleh itu, satu siri penyelidikan mengenai pengesan foton tunggal IN-GAAS APD photodetector telah dijalankan di dalam dan di luar negara.

Penyelidik dari Universiti Milan di Itali mula-mula membangunkan model dua dimensi untuk mensimulasikan tingkah laku sementara foton tunggalpengesan foto runtuhan saljipada tahun 1997, dan memberikan hasil simulasi berangka ciri-ciri sementara bagi pengesan foto salji foton tunggal. Kemudian pada tahun 2006, penyelidik menggunakan MOCVD untuk menyediakan geometri satahPengesan foto APD InGaAspengesan foton tunggal, yang meningkatkan kecekapan pengesanan foton tunggal kepada 10% dengan mengurangkan lapisan reflektif dan meningkatkan medan elektrik pada antara muka heterogen. Pada tahun 2014, dengan menambah baik lagi keadaan resapan zink dan mengoptimumkan struktur menegak, pengesan foton tunggal mempunyai kecekapan pengesanan yang lebih tinggi, sehingga 30%, dan mencapai jitter pemasaan kira-kira 87 ps. Pada tahun 2016, SANZARO M et al. menyepadukan pengesan foton tunggal InGaAs APD dengan perintang bersepadu monolitik, mereka bentuk modul pengiraan foton tunggal yang padat berdasarkan pengesan, dan mencadangkan kaedah pelindapkejutan hibrid yang mengurangkan cas salji dengan ketara, sekali gus mengurangkan post-denyut dan crosstalk optik, dan mengurangkan jitter pemasaan kepada 70 ps. Pada masa yang sama, kumpulan penyelidik lain juga telah menjalankan penyelidikan mengenai InGaAs APDpengesan fotopengesan foton tunggal. Sebagai contoh, Princeton Lightwave telah mereka bentuk pengesan foton tunggal InGaAs/InPAPD dengan struktur planar dan menggunakannya secara komersial. Institut Fizik Teknikal Shanghai menguji prestasi foton tunggal pengesan foto APD menggunakan penyingkiran mendapan zink dan mod nadi gerbang seimbang kapasitif dengan kiraan gelap 3.6 × 10 ⁻⁴/ns nadi pada frekuensi nadi 1.5 MHz. Joseph P et al. mereka bentuk struktur mesa InGaAs APD photodetector pengesan foton tunggal dengan celah jalur yang lebih luas, dan menggunakan InGaAsP sebagai bahan lapisan penyerap untuk mendapatkan kiraan gelap yang lebih rendah tanpa menjejaskan kecekapan pengesanan.

Mod pengendalian pengesan foton tunggal InGaAs APD photodetector ialah mod operasi percuma, iaitu, photodetector APD perlu memadamkan litar persisian selepas runtuhan salji berlaku, dan pulih selepas pelindapkejutan untuk tempoh masa. Untuk mengurangkan kesan masa tunda pelindapkejutan, ia dibahagikan secara kasar kepada dua jenis: Satu ialah menggunakan litar pelindapkejutan pasif atau aktif untuk mencapai pelindapkejutan, seperti litar pelindapkejutan aktif yang digunakan oleh R Thew, dsb. Rajah (a) , (b) ialah gambar rajah yang dipermudahkan bagi kawalan elektronik dan litar pelindapkejutan aktif dan sambungannya dengan pengesan foto APD, yang telah dibangunkan untuk berfungsi dalam mod larian berpagar atau bebas, dengan ketara mengurangkan masalah pasca nadi yang tidak direalisasikan sebelum ini. Selain itu, kecekapan pengesanan pada 1550 nm ialah 10%, dan kebarangkalian selepas nadi dikurangkan kepada kurang daripada 1%. Yang kedua adalah untuk merealisasikan pelindapkejutan dan pemulihan yang cepat dengan mengawal tahap voltan pincang. Memandangkan ia tidak bergantung pada kawalan maklum balas denyut salji, masa kelewatan pelindapkejutan dikurangkan dengan ketara dan kecekapan pengesanan pengesan dipertingkatkan. Sebagai contoh, LC Comandar et al menggunakan mod berpagar. Pengesan foton tunggal berpagar berdasarkan InGaAs/InPAPD telah disediakan. Kecekapan pengesanan foton tunggal melebihi 55% pada 1550 nm, dan kebarangkalian selepas nadi sebanyak 7% telah dicapai. Atas dasar ini, Universiti Sains dan Teknologi China mewujudkan sistem liDAR menggunakan gentian berbilang mod secara serentak ditambah dengan pengesan foton tunggal InGaAs APD mod percuma. Peralatan eksperimen ditunjukkan dalam Rajah (c) dan (d), dan pengesanan awan berbilang lapisan dengan ketinggian 12 km direalisasikan dengan resolusi masa 1 s dan resolusi spatial 15 m.