Дан фотон InGaAs фотодетектор

Дан фотонInGaAs фотодетектор

LiDAR-ийн хурдацтай хөгжлийн ачаар,гэрэл илрүүлэхАвтомат тээврийн хэрэгслийн хяналтын дүрслэлийн технологид ашигладаг технологи болон хүрээний технологи нь өндөр шаардлага тавьдаг бөгөөд уламжлалт бага гэрлийг илрүүлэх технологид ашигладаг детекторын мэдрэг чанар болон хугацааны нягтрал нь бодит хэрэгцээг хангаж чадахгүй. Дан фотон нь гэрлийн хамгийн бага энергийн нэгж бөгөөд ганц фотон илрүүлэх чадвартай детектор нь бага гэрлийг илрүүлэх эцсийн хэрэгсэл юм. InGaAs-тай харьцуулахадAPD фотодетектор, InGaAs APD фотодетектор дээр суурилсан дан фотон детекторууд нь хариу үйлдэл үзүүлэх хурд, мэдрэмж, үр ашиг өндөртэй байдаг. Тиймээс IN-GAAS APD фотодетектор дан фотон детекторуудын талаарх цуврал судалгааг дотоод болон гадаадад хийсэн.

Италийн Миланы Их Сургуулийн судлаачид анх ганц фотоны түр зуурын зан төлөвийг дуурайлган хоёр хэмжээст загвар боловсруулсан.цасан нурангийн фотодетектор1997 онд нэг фотоны цасан нурангийн фотодетекторын түр зуурын шинж чанарын тоон симуляцийн үр дүнг өгсөн. Дараа нь 2006 онд судлаачид MOCVD ашиглан хавтгай геометрийн дүрсийг бэлтгэсэн.InGaAs APD фотодетектордан фотон илрүүлэгч нь тусгал давхаргыг багасгаж, олон янзын интерфэйс дэх цахилгаан оронг сайжруулснаар дан фотон илрүүлэх үр ашгийг 10% хүртэл нэмэгдүүлсэн. 2014 онд цайрын тархалтын нөхцлийг улам сайжруулж, босоо бүтцийг оновчтой болгосноор дан фотон илрүүлэгч нь 30% хүртэл илүү өндөр илрүүлэх үр ашигтай болж, ойролцоогоор 87 ps цагийн хэлбэлзэлд хүрдэг. 2016 онд SANZARO M нар InGaAs APD фотон илрүүлэгч дан фотон илрүүлэгчийг цул нэгдсэн резистортой нэгтгэж, илрүүлэгч дээр суурилсан авсаархан дан фотон тоолох модулийг зохион бүтээж, нуранги цэнэгийг мэдэгдэхүйц бууруулж, улмаар импульсийн дараах болон оптик хөндлөн яриаг бууруулж, цагийн хэлбэлзлийг 70 ps хүртэл бууруулсан эрлийз унтраах аргыг санал болгосон. Үүний зэрэгцээ бусад судалгааны бүлгүүд InGaAs APD-ийн талаар судалгаа хийсэн.фотодетектордан фотон илрүүлэгч. Жишээлбэл, Принстон Лайтвэйв нь хавтгай бүтэцтэй InGaAs/InPAPD дан фотон илрүүлэгчийг зохион бүтээж, арилжааны зориулалтаар ашигласан. Шанхайн Техникийн Физикийн Хүрээлэн нь цайрын хуримтлалыг арилгах болон 1.5 МГц импульсийн давтамжтай 3.6 × 10⁻⁴/ns бараан тоололтой багтаамжтай тэнцвэржүүлсэн хаалганы импульсийн горимыг ашиглан APD фотон илрүүлэгчийн дан фотон гүйцэтгэлийг туршсан. Жозеф П нар илүү өргөн зурвасын зайтай меса бүтэцтэй InGaAs APD фотон илрүүлэгч дан фотон илрүүлэгчийг зохион бүтээж, илрүүлэлтийн үр ашигт нөлөөлөхгүйгээр бага бараан тоолол авахын тулд InGaAsP-ийг шингээгч давхаргын материал болгон ашигласан.

InGaAs APD фото детекторын дан фотон детекторын ажиллах горим нь чөлөөт ажиллах горим юм, өөрөөр хэлбэл APD фото детектор нь цасан нуралт үүссэний дараа захын хэлхээг унтрааж, хэсэг хугацаанд унтраасны дараа сэргэх шаардлагатай. Унтраах саатлын хугацааны нөлөөллийг бууруулахын тулд үүнийг ойролцоогоор хоёр төрөлд хуваадаг: Нэг нь идэвхгүй эсвэл идэвхтэй унтраах хэлхээг ашиглан унтраалтад хүрэх, тухайлбал R Thew-ийн ашигладаг идэвхтэй унтраах хэлхээ гэх мэт. Зураг (a), (b) нь электрон удирдлага болон идэвхтэй унтраах хэлхээний хялбаршуулсан диаграмм бөгөөд үүнийг хаалгатай эсвэл чөлөөт ажиллах горимд ажиллахаар боловсруулсан бөгөөд өмнө нь хэрэгжээгүй байсан импульсийн дараах асуудлыг мэдэгдэхүйц бууруулсан. Түүнчлэн, 1550 нм-ийн илрүүлэх үр ашиг 10% бөгөөд импульсийн дараах магадлал 1%-иас бага болж буурсан. Хоёр дахь нь хэвийсэн хүчдэлийн түвшинг хянах замаар хурдан унтраах, сэргээх явдал юм. Энэ нь цасан нуралтын импульсийн эргэх холбооны хяналтаас хамаардаггүй тул унтраах саатлын хугацаа мэдэгдэхүйц буурч, детекторын илрүүлэх үр ашиг сайжирсан. Жишээлбэл, LC Comandar болон бусад нь хаалттай горимыг ашигласан. InGaAs/InPAPD дээр суурилсан хаалттай дан фотон илрүүлэгчийг бэлтгэсэн. Дан фотон илрүүлэх үр ашиг 1550 нм-д 55%-иас дээш байсан бөгөөд импульсийн дараах магадлал 7%-д хүрсэн. Үүний үндсэн дээр Хятадын Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль нь чөлөөт горимтой InGaAs APD фотодетектор дан фотон илрүүлэгчтэй нэгэн зэрэг холбогдсон олон горимтой шилэн кабелийг ашиглан liDAR системийг байгуулсан. Туршилтын төхөөрөмжийг Зураг (c) ба (d)-д үзүүлсэн бөгөөд 12 км өндөртэй олон давхаргат үүлийг илрүүлэх ажлыг 1 секундын хугацаатай, 15 м-ийн орон зайн нарийвчлалтайгаар гүйцэтгэсэн.