Fotodetector InGaAs à fotone unicu

Fotone unicuFotodetector InGaAs

Cù u sviluppu rapidu di LiDAR, urilevazione di luceA tecnulugia è a tecnulugia di telemetria aduprata per a tecnulugia d'imaghjini di tracciamentu automaticu di veiculi anu ancu esigenze più elevate, a sensibilità è a risoluzione temporale di u rilevatore adupratu in a tecnulugia tradiziunale di rilevazione di poca luce ùn ponu micca risponde à i bisogni attuali. U fotone unicu hè a più chjuca unità energetica di luce, è u rilevatore cù a capacità di rilevazione di un fotone unicu hè u strumentu finale di rilevazione di poca luce. In paragone cù InGaAsFotodetector APD, i detectori à fotone unicu basati nantu à u fotodetector APD InGaAs anu una velocità di risposta, sensibilità è efficienza più elevate. Dunque, una seria di ricerche nantu à i detectori à fotone unicu cù fotodetector APD IN-GAAS sò state realizate in casa è à l'esteru.

I circadori di l'Università di Milanu in Italia anu sviluppatu per a prima volta un mudellu bidimensionale per simulà u cumpurtamentu transitoriu di un unicu fotone.fotorilevatore di valangain u 1997, è anu datu risultati di simulazione numerica di e caratteristiche transitorie di un fotodetector di valanga di fotoni singuli. Dopu, in u 2006, i circadori anu utilizatu MOCVD per preparà una geometria planareFotodetector APD InGaAsDetector di fotone unicu, chì hà aumentatu l'efficienza di rilevazione di un fotone unicu à 10% riducendu u stratu riflettente è rinfurzendu u campu elettricu à l'interfaccia eterogenea. In u 2014, migliorandu ulteriormente e cundizioni di diffusione di zincu è ottimizendu a struttura verticale, u detector di fotone unicu hà una efficienza di rilevazione più alta, finu à u 30%, è ottiene un jitter di timing di circa 87 ps. In u 2016, SANZARO M et al. anu integratu u detector di fotone unicu di fotodetector APD InGaAs cù una resistenza integrata monolitica, anu cuncipitu un modulu compactu di conteggio di fotone unicu basatu annantu à u detector, è anu prupostu un metudu di stinzione ibrida chì hà riduttu significativamente a carica di valanga, riducendu cusì a diafonia post-impulsu è ottica, è riducendu u jitter di timing à 70 ps. À u listessu tempu, altri gruppi di ricerca anu ancu realizatu ricerche nantu à l'APD InGaAs.fotodetettoreRivelatore di fotone unicu. Per esempiu, Princeton Lightwave hà cuncipitu un rivelatore di fotone unicu InGaAs/InPAPD cù una struttura planare è l'hà messu in usu cummerciale. L'Istitutu di Fisica Tecnica di Shanghai hà testatu e prestazioni di u fotone unicu di u fotodetector APD utilizendu a rimuzione di depositi di zincu è a modalità di impulsi di porta bilanciata capacitiva cù un conteggio di bughjura di 3,6 × 10 ⁻⁴/ns impulsi à una frequenza di impulsi di 1,5 MHz. Joseph P et al. anu cuncipitu u rivelatore di fotone unicu di u fotodetector APD InGaAs à struttura mesa cù un bandgap più largu, è anu utilizatu InGaAsP cum'è materiale di stratu assorbente per ottene un conteggio di bughjura più bassu senza affettà l'efficienza di rilevazione.

U modu di funziunamentu di u fotodetector APD InGaAs hè u modu di funziunamentu liberu, vale à dì, u fotodetector APD hà bisognu di spegne u circuitu perifericu dopu chì si verifica una valanga, è di ricuperà dopu à a spegnimentu per un certu periodu di tempu. Per riduce l'impattu di u tempu di ritardu di spegnimentu, hè divisu grossu in dui tipi: Unu hè di utilizà un circuitu di spegnimentu passivu o attivu per ottene a spegnimentu, cum'è u circuitu di spegnimentu attivu utilizatu da R Thew, ecc. A figura (a), (b) hè un diagramma simplificatu di u cuntrollu elettronicu è di u circuitu di spegnimentu attivu è a so cunnessione cù u fotodetector APD, chì hè statu sviluppatu per travaglià in modu gated o free running, riducendu significativamente u prublema post-impulsu prima micca realizatu. Inoltre, l'efficienza di rilevazione à 1550 nm hè di 10%, è a probabilità di post-impulsu hè ridutta à menu di 1%. U secondu hè di realizà una spegnimentu è una ricuperazione veloci cuntrullendu u livellu di tensione di polarizazione. Siccomu ùn dipende micca da u cuntrollu di feedback di l'impulsu di valanga, u tempu di ritardu di smorzamentu hè significativamente riduttu è l'efficienza di rilevazione di u rilevatore hè migliurata. Per esempiu, LC Comandar et al utilizanu a modalità gated. Hè statu preparatu un rilevatore di fotone unicu gated basatu annantu à InGaAs/InPAPD. L'efficienza di rilevazione di fotone unicu era superiore à 55% à 1550 nm, è hè stata ottenuta a probabilità post-impulsu di 7%. Nantu à sta basa, l'Università di Scienza è Tecnulugia di Cina hà stabilitu un sistema liDAR utilizendu fibra multimodale accoppiata simultaneamente cù un rilevatore di fotone unicu fotorilevatore InGaAs APD in modalità libera. L'equipaggiu sperimentale hè mostratu in a Figura (c) è (d), è a rilevazione di nuvole multistrato cù una altezza di 12 km hè realizata cù una risoluzione temporale di 1 s è una risoluzione spaziale di 15 m.