Бір фотонInGaAs фотодетекторы
LiDAR-дың жылдам дамуымен,жарықты анықтауАвтоматты көлік құралдарын бақылау бейнелеу технологиясында қолданылатын технология мен қашықтықты өлшеу технологиясына да жоғары талаптар қойылады, дәстүрлі аз жарықты анықтау технологиясында қолданылатын детектордың сезімталдығы мен уақыт ажыратымдылығы нақты қажеттіліктерді қанағаттандыра алмайды. Бір фотон - жарықтың ең кіші энергия бірлігі, ал бір фотонды анықтау мүмкіндігі бар детектор аз жарықты анықтаудың соңғы құралы болып табылады. InGaAs-пен салыстырғандаAPD фотодетекторы, InGaAs APD фотодетекторына негізделген бір фотонды детекторлардың жауап беру жылдамдығы, сезімталдығы және тиімділігі жоғары. Сондықтан, IN-GAAS APD фотодетекторының бір фотонды детекторлары бойынша елімізде де, шетелде де бірқатар зерттеулер жүргізілді.
Италиядағы Милан университетінің зерттеушілері алғаш рет бір фотонның өтпелі әрекетін модельдеу үшін екі өлшемді модель жасады.көшкін фотодетекторы1997 жылы бір фотонды көшкін фотодетекторының өтпелі сипаттамаларының сандық модельдеу нәтижелерін берді. Содан кейін 2006 жылы зерттеушілер жазық геометриялық суретті дайындау үшін MOCVD пайдаланды.InGaAs APD фотодетекторыбір фотонды детектор, бұл шағылыстырғыш қабатты азайту және гетерогенді интерфейстегі электр өрісін күшейту арқылы бір фотонды анықтау тиімділігін 10%-ға дейін арттырды. 2014 жылы мырыш диффузиясы жағдайларын одан әрі жақсарту және тік құрылымды оңтайландыру арқылы бір фотонды детектор 30%-ға дейін жоғары анықтау тиімділігіне ие және шамамен 87 пс уақыттық дірілге қол жеткізеді. 2016 жылы SANZARO M және т.б. InGaAs APD фотодетекторының бір фотонды детекторын монолитті интеграцияланған резистормен біріктірді, детекторға негізделген ықшам бір фотонды санау модулін жасады және көшкін зарядын айтарлықтай азайтатын, осылайша импульстен кейінгі және оптикалық айқастарды азайтатын және уақыттық дірілдерді 70 пс-ке дейін төмендететін гибридті сөндіру әдісін ұсынды. Сонымен қатар, басқа зерттеу топтары да InGaAs APD бойынша зерттеулер жүргізді.фотодетекторбір фотонды детектор. Мысалы, Princeton Lightwave жазық құрылымы бар InGaAs/InPAPD бір фотонды детекторын жасап шығарды және оны коммерциялық мақсатта пайдалануға енгізді. Шанхай техникалық физика институты мырыш шөгінділерін алып тастау және 1,5 МГц импульс жиілігінде 3,6 × 10⁻⁴/нс қараңғы санаумен сыйымдылықты теңдестірілген қақпа импульс режимі арқылы APD фотодетекторының бір фотонды өнімділігін тексерді. Джозеф П және т.б. кеңірек жолақты саңылауы бар меза құрылымды InGaAs APD фотодетекторының бір фотонды детекторын жасап шығарды және анықтау тиімділігіне әсер етпестен төмен қараңғы санау алу үшін сіңіру қабаты материалы ретінде InGaAsP пайдаланды.
InGaAs APD фотодетекторының бір фотонды детекторының жұмыс режимі еркін жұмыс режимі болып табылады, яғни APD фотодетекторы көшкін болғаннан кейін перифериялық тізбекті сөндіруі және сөндіргеннен кейін біраз уақыт қалпына келуі керек. Сөндіру кідірісінің әсерін азайту үшін ол шамамен екі түрге бөлінеді: Біріншісі - сөндіруге қол жеткізу үшін пассивті немесе белсенді сөндіру тізбегін пайдалану, мысалы, R Thew және т.б. пайдаланатын белсенді сөндіру тізбегі. (a), (b) суреттерінде электрондық басқару және белсенді сөндіру тізбегінің және оның APD фотодетекторымен қосылуының жеңілдетілген диаграммасы көрсетілген, ол қақпалы немесе еркін жұмыс режимінде жұмыс істеу үшін жасалған, бұрын іске асырылмаған импульстен кейінгі мәселені айтарлықтай азайтады. Сонымен қатар, 1550 нм-дегі анықтау тиімділігі 10% құрайды, ал импульстен кейінгі ықтималдық 1%-дан азға дейін төмендейді. Екіншісі - ығысу кернеуінің деңгейін басқару арқылы жылдам сөндіруді және қалпына келтіруді жүзеге асыру. Бұл көшкін импульсінің кері байланысын басқаруға тәуелді болмағандықтан, сөндірудің кідіріс уақыты айтарлықтай азаяды және детектордың анықтау тиімділігі жақсарады. Мысалы, LC Comandar және т.б. қақпалы режимді қолданады. InGaAs/InPAPD негізінде қақпалы бір фотонды детектор дайындалды. Бір фотонды анықтау тиімділігі 1550 нм-де 55%-дан астам болды, ал импульстен кейінгі ықтималдық 7% болды. Осы негізде Қытай ғылым және технология университеті көп режимді талшықты еркін режимдегі InGaAs APD фотодетекторының бір фотонды детекторымен бір уақытта біріктірілген liDAR жүйесін құрды. Тәжірибелік жабдық (c) және (d) суреттерінде көрсетілген, ал биіктігі 12 км болатын көп қабатты бұлттарды анықтау 1 с уақыт ажыратымдылығымен және 15 м кеңістіктік ажыратымдылықпен жүзеге асырылады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 7 мамыр