Inkel fotonInGaAs fotodetektor
Mei de rappe ûntwikkeling fan LiDAR, deljochtdeteksjeDe technology en rangingtechnology dy't brûkt wurde foar automatyske auto-tracking-ôfbyldingstechnology hawwe ek hegere easken, de gefoelichheid en tiidresolúsje fan 'e detektor dy't brûkt wurdt yn' e tradisjonele technology foar it detektearjen fan leech ljocht kin net oan 'e werklike behoeften foldwaan. In ienkel foton is de lytste enerzjy-ienheid fan ljocht, en de detektor mei de mooglikheid fan ienkel fotondeteksje is it lêste ark foar it detektearjen fan leech ljocht. Yn ferliking mei InGaAsAPD-fotodetektor, ien-foton-detektors basearre op InGaAs APD-fotodetektor hawwe in hegere reaksjesnelheid, gefoelichheid en effisjinsje. Dêrom is in searje ûndersiken útfierd nei IN-GAAS APD-fotodetektor-ien-foton-detektors yn binnen- en bûtenlân.
Undersykers fan 'e Universiteit fan Milaan yn Italië ûntwikkelen earst in twadiminsjonaal model om it tydlike gedrach fan in inkele foton te simulearjen.lawine fotodetektoryn 1997, en joegen numerike simulaasjeresultaten fan 'e tydlike skaaimerken fan in ien-foton-lawinefotodetektor. Doe, yn 2006, brûkten de ûndersikers MOCVD om in planêre geometryskeInGaAs APD fotodetektorien-foton-detektor, dy't de deteksje-effisjinsje fan ien-foton ferhege nei 10% troch de reflektearjende laach te ferminderjen en it elektryske fjild by de heterogene ynterface te ferbetterjen. Yn 2014, troch de sinkdiffúzjebetingsten fierder te ferbetterjen en de fertikale struktuer te optimalisearjen, hat de ien-foton-detektor in hegere deteksje-effisjinsje, oant 30%, en berikt in timingjitter fan sawat 87 ps. Yn 2016 yntegrearren SANZARO M et al. de InGaAs APD-fotodetektor ien-foton-detektor mei in monolityske yntegreare wjerstân, ûntwurpen in kompakte ien-foton-telmodule basearre op 'e detektor, en stelden in hybride bluskmetoade foar dy't de lawinelading signifikant fermindere, wêrtroch post-puls- en optyske oerspraak fermindere, en timingjitter fermindere nei 70 ps. Tagelyk hawwe oare ûndersyksgroepen ek ûndersyk dien nei InGaAs APD.fotodetektorienfotondetektor. Bygelyks, Princeton Lightwave hat in InGaAs/InPAPD-ienfotondetektor mei in planêre struktuer ûntworpen en yn kommersjeel gebrûk brocht. It Shanghai Institute of Technical Physics hat de ienfotonprestaasjes fan 'e APD-fotodetektor test mei it fuortheljen fan sinkôfsettings en de kapasitive balansearre poartepulsmodus mei in tsjustertelling fan 3,6 × 10⁻⁴/ns-puls by in pulsfrekwinsje fan 1,5 MHz. Joseph P et al. ûntwurpen de mesa-struktuer InGaAs APD-fotodetektor-ienfotondetektor mei in bredere bandgap, en brûkten InGaAsP as it absorberende laachmateriaal om in legere tsjustertelling te krijen sûnder de deteksje-effisjinsje te beynfloedzjen.
De wurkwize fan 'e InGaAs APD-fotodetektor mei ien foton is de frije wurkwize, dat wol sizze, de APD-fotodetektor moat it perifeare sirkwy nei in lawine blussen, en dêrnei in skoftke wer herstelle. Om de ynfloed fan 'e fertraging fan 'e blussen te ferminderjen, wurdt it rûchwei ferdield yn twa typen: Ien is it brûken fan in passyf of aktyf blussensirkwy om blussen te berikken, lykas it aktive blussensirkwy dat brûkt wurdt troch de R Thew, ensfh. Figuer (a), (b) is in ferienfâldige diagram fan it elektroanyske kontrôle- en aktive blussensirkwy en syn ferbining mei de APD-fotodetektor, dy't ûntwikkele is om te wurkjen yn gated- of frijrinnende modus, wêrtroch it earder net realisearre probleem mei de post-puls signifikant fermindere wurdt. Boppedat is de deteksje-effisjinsje by 1550 nm 10%, en de kâns op in post-puls wurdt fermindere ta minder as 1%. De twadde is it realisearjen fan rappe blussen en herstel troch it kontrolearjen fan it nivo fan 'e bias-spanning. Om't it net ôfhinklik is fan 'e feedbackkontrôle fan 'e lawinepuls, wurdt de fertraging fan it blussen signifikant fermindere en wurdt de deteksje-effisjinsje fan 'e detektor ferbettere. Bygelyks, LC Comandar et al. brûke de gated modus. In gated single-foton detektor basearre op InGaAs/InPAPD waard taret. De single-foton deteksje-effisjinsje wie mear as 55% by 1550 nm, en de post-puls kâns fan 7% waard berikt. Op basis hjirfan hat de Universiteit fan Wittenskip en Technology fan Sina in liDAR-systeem oprjochte mei multi-modus glêstried tagelyk keppele oan in frije-modus InGaAs APD fotodetektor single-foton detektor. De eksperimintele apparatuer wurdt werjûn yn figuer (c) en (d), en de deteksje fan mearlaachwolken mei in hichte fan 12 km wurdt realisearre mei in tiidresolúsje fan 1 s en in romtlike resolúsje fan 15 m.
Pleatsingstiid: 7 maaie 2024