פוטון פוטון אינגאס יחיד

פוטון יחידגלאי פוטו של אינגאס

עם התפתחות מהירה של לידר,איתור אורלטכנולוגיה וטכנולוגיה טווחי המשמשת לטכנולוגיית הדמיה אוטומטית במעקב אחר רכב יש גם דרישות גבוהות יותר, הרגישות והרזולוציה של הזמן של הגלאי המשמש בטכנולוגיית איתור תאורה נמוכה מסורתית אינם יכולים לענות על הצרכים בפועל. פוטון יחיד הוא יחידת האור הקטנה ביותר של האור, והגלאי עם היכולת של גילוי פוטונים יחיד הוא הכלי הסופי לגילוי אור נמוך. לעומת אינגאסAPD Photodectore, גלאי פוטון יחיד המבוססים על פוטו-גלאד של INGAAS APD הם בעלי מהירות תגובה גבוהה יותר, רגישות ויעילות. לפיכך, סדרת מחקרים על גלאי פוטון פוטון ב Photodectore ב GAAS בוצעו בבית ומחוצה לה.

חוקרים מאוניברסיטת מילאנו באיטליה פיתחו לראשונה מודל דו ממדי כדי לדמות את ההתנהגות החולפת של פוטון יחידגלאי פוטו של Avalancheבשנת 1997, ונתן תוצאות סימולציה מספריות של המאפיינים החולפים של פוטו -גלאי מפולת פוטון יחיד. ואז בשנת 2006, החוקרים השתמשו ב- MOCVD כדי להכין גיאומטרי מישוריIngaas APD Photodectoreגלאי פוטונים יחיד, שהגדיל את יעילות הגילוי של פוטון יחיד ל -10% על ידי הפחתת השכבה המשקפת ושיפור השדה החשמלי בממשק ההטרוגני. בשנת 2014, על ידי שיפור נוסף של תנאי דיפוזת האבץ ומיעליות המבנה האנכי, לגלאי הפוטון היחיד יש יעילות גילוי גבוהה יותר, עד 30%, ומשיג ריצוד תזמון של כ 87 ps. בשנת 2016, Sanzaro M et al. שילב את גלאי הצילום של IngaAs APD גלאי פוטונים יחיד עם נגן משולב מונוליטי, עיצב מודול ספירת פוטונים יחיד קומפקטי המבוסס על הגלאי, והציע שיטת מרווה היברידית שהפחיתה משמעותית את מטען המפולת, ובכך הפחיתה את הנשימה לאחר דחיפה ואופטי, והפחתה ציוד לריצוף לריצוף של 70 ps. במקביל, קבוצות מחקר אחרות ביצעו גם מחקר על INGAAS APDגלאי פוטוגלאי פוטון יחיד. לדוגמה, פרינסטון Lightwave עיצבה את INGAAS/גלאי פוטונים יחיד של INPAPD עם מבנה מישורי והכניסה אותו לשימוש מסחרי. המכון לשנגחאי לפיזיקה טכנית בדק את הביצועים החד-פוטונים של פוטו-גלאי APD באמצעות הסרת מרבצי אבץ ומצב דופק שער מאוזן עם ספירה כהה של דופק 3.6 × 10 ⁻⁴/ns בתדר דופק של 1.5 מגהרץ. ג'וזף פ 'ואח'. עיצב את מבנה המסה IngaAs APD פוטו -גלאי גלאי פוטונים יחיד עם פס פס רחב יותר, והשתמש ב- IngaAsp כחומר השכבה הסופג כדי להשיג ספירה כהה נמוכה יותר מבלי להשפיע על יעילות הגילוי.

מצב ההפעלה של גלאי הפוטון הפוטו של INGAAS APD הוא מצב פעולה חופשי, כלומר, פוטו -גלאי APD צריך להרוות את המעגל ההיקפי לאחר מתרחש מפולת, ולהתאושש לאחר הרווה למשך תקופה מסוימת. על מנת להפחית את ההשפעה של זמן העיכוב המרווה, הוא מחולק בערך לשני סוגים: האחד הוא להשתמש במעגל מרווה פסיבי או פעיל כדי להשיג מרווה, כמו מעגל ההרווה הפעיל המשמש את ה- R TheW וכו '. איור (א), (ב) הוא תרשים מפושט של השליטה האלקטרונית ומרווחת מעגל, וחיבורו עם פוטו -פוטו -פוטו, שהפך את המצב המוצלל במעליו, שביצעו פוטו של פוטו -פוטו, שביצעו את הפוטו -גטציה המפוטנת במטרה. בעיה שלאחר הדופק. יתר על כן, יעילות הגילוי במהירות של 1550 ננומטר היא 10%, וההסתברות לפוסט-דופק מופחתת לפחות מ- 1%. השנייה היא לממש מרווה והתאוששות מהירים על ידי שליטה ברמת מתח ההטיה. מכיוון שזה לא תלוי בבקרת המשוב של דופק המפולת, זמן ההשהיה של הרווחה מצטמצם משמעותית ויעילות הגילוי של הגלאי משופרת. לדוגמה, LC Comandar et al משתמשים במצב מגודר. הוכן גלאי פוטון יחיד מגודר המבוסס על IngaAs/InPAPD. יעילות הגילוי של הפוטון היחיד הייתה מעל 55% ב 1550 ננומטר, והושגה ההסתברות שלאחר הדופק של 7%. על בסיס זה, אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין הקימה מערכת LIDAR באמצעות סיבים רב-מצבים בו זמנית יחד עם גלאי פוטון יחיד של IngaAs במצב חופשי APD. הציוד הניסוי מוצג באיור (ג) ו- (ד), וגילוי עננים רב שכבתיים עם גובה של 12 ק"מ מתממש ברזולוציית זמן של 1 שניות ורזולוציה מרחבית של 15 מ '.