InGaAs нэг фотон фото илрүүлэгч

Нэг фотонInGaAs фото илрүүлэгч

LiDAR хурдацтай хөгжихийн хэрээр Theгэрэл илрүүлэхАвтомашиныг хянах автомат дүрслэлийн технологид ашигладаг технологи, хүрээний технологи нь илүү өндөр шаардлага тавьдаг бөгөөд уламжлалт бага гэрлийг илрүүлэх технологид ашигладаг детекторын мэдрэмж, цаг хугацааны нягтрал нь бодит хэрэгцээг хангаж чадахгүй байна. Нэг фотон нь гэрлийн хамгийн жижиг энергийн нэгж бөгөөд нэг фотон илрүүлэх чадвартай детектор нь бага гэрлийг илрүүлэх эцсийн хэрэгсэл юм. InGaAs-тай харьцуулахадAPD фото илрүүлэгч, InGaAs APD photodetector дээр суурилсан нэг фотоны детекторууд нь хариу урвалын хурд, мэдрэмж, үр ашигтай байдаг. Иймээс IN-GAAS APD photodetector дан фотон илрүүлэгчийн талаар дотоод болон гадаадад цуврал судалгаа хийж байна.

Италийн Миланы их сургуулийн судлаачид нэг фотоны түр зуурын үйлдлийг дуурайлган хоёр хэмжээст загвар зохион бүтээжээ.нуранги фото илрүүлэгч1997 онд хийсэн бөгөөд нэг фотон нуранги фото илрүүлэгчийн түр зуурын шинж чанарын тоон симуляцийн үр дүнг өгсөн. Дараа нь 2006 онд судлаачид хавтгай геометрийг бэлтгэхийн тулд MOCVD ашигласанInGaAs APD фото илрүүлэгчНэг фотон илрүүлэгч нь тусгалын давхаргыг багасгаж, гетероген интерфэйсийн цахилгаан талбарыг сайжруулснаар нэг фотон илрүүлэх үр ашгийг 10% хүртэл нэмэгдүүлсэн. 2014 онд цайрын тархалтын нөхцлийг улам сайжруулж, босоо бүтцийг оновчтой болгосноор дан фотон детектор нь 30% хүртэл илүү өндөр илрүүлэх үр ашигтай, 87 ps-ийн цаг хугацааны давтамжтай болсон. 2016 онд SANZARO M et al. InGaAs APD фото илрүүлэгчийн нэг фотоны детекторыг цул нэгдсэн резистортой нэгтгэж, детектор дээр суурилсан авсаархан нэг фотоны тоолох модулийг зохион бүтээж, нурангины цэнэгийг мэдэгдэхүйц бууруулж, улмаар импульсийн дараах болон оптик хөндлөн огтлолцлыг багасгасан эрлийз унтраах аргыг санал болгов. Хугацааны читрийг 70 ps хүртэл бууруулна. Үүний зэрэгцээ бусад судалгааны бүлгүүд InGaAs APD дээр судалгаа хийсэнфото илрүүлэгчнэг фотон илрүүлэгч. Жишээлбэл, Princeton Lightwave компани хавтгай бүтэцтэй InGaAs/InPAPD дан фотон илрүүлэгчийг зохион бүтээж, арилжааны зориулалтаар ашиглаж байна. Шанхайн Техникийн Физикийн Хүрээлэн цайрын хуримтлалыг арилгах, 1.5 МГц импульсийн давтамжтай 3.6 × 10 ⁻⁴/ns импульсийн харанхуй тоо бүхий багтаамжийн тэнцвэртэй хаалганы импульсийн горимыг ашиглан APD фото илрүүлэгчийн нэг фотоны гүйцэтгэлийг туршиж үзсэн. Жозеф П нар. илүү өргөн зурвасын зайтай InGaAs APD фото илрүүлэгч нэг фотон илрүүлэгч меза бүтцийг зохион бүтээсэн бөгөөд илрүүлэх үр ашигт нөлөөлөлгүйгээр бага харанхуй тоо авахын тулд шингээгч давхаргын материал болгон InGaAsP ашигласан.

InGaAs APD фото илрүүлэгчийн нэг фотон илрүүлэгчийн ажиллах горим нь чөлөөт ажиллагааны горим бөгөөд өөрөөр хэлбэл, APD фото илрүүлэгч нь нуранги болсны дараа захын хэлхээг унтрааж, тодорхой хугацаанд унтраасны дараа сэргээх шаардлагатай болдог. Унтраах саатлын нөлөөллийг багасгахын тулд үүнийг хоёр төрөлд хуваадаг: Нэг нь идэвхгүй эсвэл идэвхтэй унтраах хэлхээг ашиглах, тухайлбал R Thew-ийн ашигладаг идэвхтэй унтраах хэлхээ гэх мэт. Зураг (a) , (б) нь электрон удирдлага, идэвхтэй унтрах хэлхээний хялбаршуулсан диаграмм ба түүнийг APD фотодетектортой холбох бөгөөд энэ нь хаалттай эсвэл чөлөөт гүйлтийн горимд ажиллахаар бүтээгдсэн бөгөөд импульсийн дараах урьд өмнө шийдэгдээгүй байсан асуудлыг эрс багасгасан. Түүнчлэн 1550 нм-ийн илрүүлэх үр ашиг 10%, импульсийн дараах магадлал 1% -иас бага болж буурдаг. Хоёр дахь нь хэвийсэн хүчдэлийн түвшинг хянах замаар хурдан унтрах, сэргээх явдал юм. Энэ нь нурангины импульсийн санал хүсэлтийн хяналтаас хамаардаггүй тул унтраах саатлын хугацаа мэдэгдэхүйц буурч, илрүүлэгчийн илрүүлэх үр ашиг дээшилдэг. Жишээлбэл, LC Comandar нар хаалганы горимыг ашигладаг. InGaAs/InPAPD дээр суурилсан хаалгатай нэг фотон мэдрэгчийг бэлтгэсэн. Нэг фотон илрүүлэх үр ашиг 1550 нм-д 55%-иас дээш байсан ба импульсийн дараах магадлал 7%-д хүрсэн. Үүний үндсэн дээр Хятадын Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургууль чөлөөт горимын InGaAs APD нэг фотон илрүүлэгчтэй олон горимт шилэн кабелийг ашиглан liDAR системийг бий болгосон. Туршилтын төхөөрөмжийг Зураг (в) ба (г)-д үзүүлсэн бөгөөд 12 км өндөртэй олон давхаргат үүл илрүүлэх нь 1 секундын хугацаа, 15 м орон зайн нарийвчлалтайгаар хэрэгждэг.