התקדמות אחרונה ברגישות גבוהה של מפולת מפולת פוטו

ההתקדמות האחרונה בפוטו -גלאי מפולת רגישות גבוהה

טמפרטורת החדר רגישות גבוהה 1550 ננומטרגלאי פוטודיודה מפולת

בפס אינפרא אדום (SWIR) הקרוב, דיודות מפולת מהירות גבוהה ברגישות גבוהה נמצאות בשימוש נרחב בתקשורת אופטואלקטונית ויישומי LIDAR. עם זאת, פוטודיוד המפולת הנוכחי של המפולת-אינפרא אדום (APD) שנשלט על ידי דיוד פירוק המפולת של Arsenic Arsenic Arsenic (INGAAS APD) תמיד הוגבל על ידי רעש היינון ההתנגשות האקראי של חומרים אזוריים מכפילים מסורתיים, אינדיום פוספייד (INP) ורסן אלומיניום אינדיום ((INP) ואלומיניום ((INP) (INP) אלומיניום ((INP) (Indium) (INP) (INP). אינאלאס), וכתוצאה מכך ירידה משמעותית ברגישות המכשיר. במהלך השנים, חוקרים רבים מחפשים באופן פעיל חומרים חדשים למוליכים למחצה התואמים לתהליכי פלטפורמה של INGAAs ו- INP אופטו-אלקטרוניים ויש להם ביצועי רעש יינון אולטרה-נמוכים דומים לחומרי סיליקון בתפזורת.

גלאי הפוטודיודה המפולת של 1550 ננומטר של 1550 ננומטר מסייע בפיתוח מערכות LIDAR

צוות חוקרים בבריטניה ובארצות הברית פיתחו לראשונה בהצלחה רגישות גבוהה במיוחד של 1550 ננומטר APD פוטו-גלאי (גלאי פוטו של Avalanche), פריצת דרך שמבטיחה לשפר מאוד את הביצועים של מערכות LIDAR ויישומים אופטו -אלקטרוניים אחרים.

חומרים חדשים מציעים יתרונות מרכזיים

גולת הכותרת של מחקר זה היא השימוש החדשני בחומרים. החוקרים בחרו ב- GAASSB כשכבת הקליטה ואלגאסב כשכבת המכפיל. עיצוב זה שונה מ- IngaAs/INP מסורתיים ומביא יתרונות משמעותיים:

1. שכבת ספיגה של GAASSB: ל- GAASSB מקדם ספיגה דומה ל- INGAAs, והמעבר משכבת ​​ספיגת GAASSB לאלגאסב (שכבת מכפיל) קל יותר, הפחתת אפקט המלכודת ושיפור המהירות ואת יעילות הספיגה של המכשיר.

. זה בא לידי ביטוי בעיקר ברווח גבוה בטמפרטורת החדר, רוחב פס גבוה ורעש עודף נמוך במיוחד.

עם מדדי ביצועים מצוינים

החדשAPD Photodectore(גלאי פוטודיוד מפולת מפולת) מציע גם שיפורים משמעותיים במדדי הביצועים:

1. רווח גבוה במיוחד: הרווח הגבוה במיוחד של 278 הושג בטמפרטורת החדר, ולאחרונה ד"ר ג'ין שיאו שיפר את אופטימיזציה ותהליך המבנה, והרווח המרבי הוגדל ל- M = 1212.

2. רעש נמוך מאוד: מראה רעש עודף נמוך מאוד (f <3, רווח m = 70; f <4, רווח m = 100).

3. יעילות קוונטית גבוהה: תחת הרווח המרבי, היעילות הקוונטית גבוהה ככל 5935.3%. יציבות טמפרטורה חזקה: הרגישות לפירוק בטמפרטורה נמוכה היא בערך 11.83 mV/k.

איור 1 עודף רעש של APDמכשירי פוטו -גלאיבהשוואה לצילום APD אחר

סיכויי יישום רחבים

ל- APD חדש זה השלכות חשובות על מערכות LIDAR ויישומי פוטון:

1. יחס משופר של אות לרעש: הרווח הגבוה ומאפייני הרעש הנמוכים משפרים באופן משמעותי את יחס האות לרעש, שהוא קריטי ליישומים בסביבות עניית פוטון, כמו ניטור גזי חממה.

2. תאימות חזקה: גלאי הצילום החדש של APD (Avalanche Photodectore) נועד להיות תואם לפלטפורמות האופטואלקטראקטרוניות הנוכחיות אינדיום פוספייד (INP), ומבטיח שילוב חלק עם מערכות תקשורת מסחריות קיימות.

3. יעילות תפעולית גבוהה: היא יכולה לפעול ביעילות בטמפרטורת החדר ללא מנגנוני קירור מורכבים, ולפשט את הפריסה ביישומים מעשיים שונים.

פיתוחו של פוטו -גלאי APD APD חדש זה של 1550 ננומטר (Avalanche Photodectore) מייצג פריצת דרך משמעותית בתחום, מטפלת במגבלות מפתח הקשורות לעודף רעש ומוצרי רוחב פס בעיצובים של פוטו -גלאי APD מסורתי (Avalanche Photodector). חידוש זה צפוי להגביר את היכולות של מערכות LIDAR, במיוחד במערכות LIDAR בלתי מאוישות, כמו גם בתקשורת בחלל החופשי.