Un singur fotonFotodetector InGaAs
Odată cu dezvoltarea rapidă a LiDAR,detectarea luminiitehnologia și tehnologia de variație utilizate pentru tehnologia automată a imaginilor de urmărire a vehiculelor au, de asemenea, cerințe mai mari, sensibilitatea și rezoluția în timp a detectorului utilizat în tehnologia tradițională de detectare a luminii scăzute nu poate satisface nevoile reale. Un singur foton este cea mai mică unitate de energie a luminii, iar detectorul cu capacitatea de a detecta un singur foton este instrumentul final de detectare a luminii scăzute. În comparație cu InGaAsFotodetector APD, detectoarele cu un singur foton bazate pe fotodetectorul InGaAs APD au viteză de răspuns, sensibilitate și eficiență mai mari. Prin urmare, o serie de cercetări asupra detectorilor fotodetectori IN-GAAS APD au fost efectuate în țară și în străinătate.
Cercetătorii de la Universitatea din Milano din Italia au dezvoltat pentru prima dată un model bidimensional pentru a simula comportamentul tranzitoriu al unui singur fotonfotodetector de avalanșăîn 1997 și a dat rezultate de simulare numerică a caracteristicilor tranzitorii ale unui fotodetector de avalanșă cu un singur foton. Apoi, în 2006, cercetătorii au folosit MOCVD pentru a pregăti un geometric planFotodetector InGaAs APDdetector de un singur foton, care a crescut eficiența de detecție a unui singur foton la 10% prin reducerea stratului reflectorizant și îmbunătățirea câmpului electric la interfața eterogenă. În 2014, prin îmbunătățirea în continuare a condițiilor de difuzie a zincului și optimizarea structurii verticale, detectorul cu un singur foton are o eficiență de detecție mai mare, de până la 30%, și atinge un jitter de timp de aproximativ 87 ps. În 2016, SANZARO M et al. a integrat detectorul fotodetector InGaAs APD cu un singur foton cu un rezistor integrat monolitic, a proiectat un modul compact de numărare a unui singur foton bazat pe detector și a propus o metodă de stingere hibridă care a redus semnificativ încărcarea de avalanșă, reducând astfel post-pulsul și diafonia optică și reducerea fluctuației de sincronizare la 70 ps. În același timp, alte grupuri de cercetare au efectuat și cercetări asupra APD InGaAsfotodetectordetector de un singur foton. De exemplu, Princeton Lightwave a proiectat un detector fotonic InGaAs/InPAPD cu structură plană și l-a pus în uz comercial. Institutul de Fizică Tehnică din Shanghai a testat performanța fotodetectorului cu un singur foton a fotodetectorului APD utilizând îndepărtarea depozitelor de zinc și modul de impuls de poartă echilibrat capacitiv cu un număr de întuneric de 3,6 × 10 ⁻⁴/ns la o frecvență de impuls de 1,5 MHz. Joseph P și colab. a proiectat structura mesa InGaAs APD detector fotodetector unic cu bandgap mai larg și a folosit InGaAsP ca material de strat absorbant pentru a obține un număr mai mic de întuneric fără a afecta eficiența detectării.
Modul de funcționare al detectorului fotodetector cu un singur foton InGaAs APD este modul de funcționare liber, adică fotodetectorul APD trebuie să stingă circuitul periferic după ce apare o avalanșă și să se recupereze după stingere pentru o perioadă de timp. Pentru a reduce impactul timpului de întârziere a călirii, acesta este împărțit aproximativ în două tipuri: Unul este să utilizați un circuit de călire pasiv sau activ pentru a obține călirea, cum ar fi circuitul de călire activ utilizat de R Thew etc. Figura (a) , (b) este o diagramă simplificată a circuitului de control electronic și de stingere activă și a conexiunii acestuia cu fotodetectorul APD, care a fost dezvoltat pentru a funcționa în modul de funcționare cu porți sau liber, reducând semnificativ problema post-puls nerealizată anterior. Mai mult, eficiența de detecție la 1550 nm este de 10%, iar probabilitatea de post-puls este redusă la mai puțin de 1%. Al doilea este de a realiza stingerea și recuperarea rapidă prin controlul nivelului tensiunii de polarizare. Deoarece nu depinde de controlul prin feedback al impulsului de avalanșă, timpul de întârziere al stingerii este redus semnificativ și eficiența de detectare a detectorului este îmbunătățită. De exemplu, LC Comandar și colab. folosesc modul închis. A fost preparat un detector cu un singur foton, bazat pe InGaAs/InPAPD. Eficiența de detecție a unui singur foton a fost de peste 55% la 1550 nm și a fost atinsă probabilitatea post-puls de 7%. Pe această bază, Universitatea de Știință și Tehnologie din China a stabilit un sistem liDAR care utilizează fibră multimodă cuplată simultan cu un detector fotodetector cu un singur foton InGaAs APD în mod liber. Echipamentul experimental este prezentat în figura (c) și (d), iar detectarea norilor multistrat cu o înălțime de 12 km se realizează cu o rezoluție în timp de 1 s și o rezoluție spațială de 15 m.
Ora postării: mai-07-2024