Fotodetettore InGaAs di fotoni unicu

Photon unicuFotodetettore InGaAs

Cù u rapidu sviluppu di LiDAR, urilevazione di luceTecnulugia è tecnulugia chì varieghja utilizata per a tecnulugia d'imaghjini di seguimentu automaticu di i veiculi anu ancu esigenze più altu, a sensibilità è a risoluzione di u tempu di u detector utilizatu in a tecnulugia tradiziunale di rilevazione di luce bassa ùn ponu micca risponde à i bisogni attuali. Singulu photon hè a più chjuca unità di energia di luce, è u detector cù a capacità di deteczione di fotoni unicu hè u strumentu finali di rilevazione di poca luce. Comparatu cù InGaAsFotodetettore APD, i detettori di fotoni unicu basati nantu à u fotodetettore InGaAs APD anu più veloce di risposta, sensibilità è efficienza. Per quessa, una seria di ricerche nantu à i fotodetectori IN-GAAS APD sò stati realizati in casa è à l'esteru.

I ricercatori di l'Università di Milano in Italia anu sviluppatu prima un mudellu bidimensionale per simulà u cumpurtamentu transitoriu di un unicu fotonu.fotodetettore di valangain u 1997, è hà datu risultati di simulazione numerica di e caratteristiche transitori di un fotodetettore di avalanche di fotoni unicu. Allora in u 2006, i circadori anu utilizatu MOCVD per preparà una geometria planaFotodetettore InGaAs APDdetector di fotoni unicu, chì hà aumentatu l'efficienza di rilevazione di fotoni unichi à u 10% riducendu a capa riflettente è rinfurzendu u campu elettricu à l'interfaccia eterogenea. In 2014, da più à migliurà e cundizioni diffusion zincu è ottimisazione di a struttura verticale, u detector single-photon hà una efficienza di dittizzioni supiriuri, sin'à 30%, è ottene un timing jitter di circa 87 ps. In 2016, SANZARO M et al. hà integratu u detector di fotoni unicu InGaAs APD cù un resistore integratu monoliticu, hà cuncepitu un modulu di cunti unicu di fotoni compactu basatu annantu à u detector, è hà prupostu un metudu di spegnimentu ibridu chì riduce significativamente a carica di avalanche, riducendu cusì u post-pulsu è u crosstalk otticu, è riducendu u jitter di timing à 70 ps. À u listessu tempu, altri gruppi di ricerca anu ancu realizatu ricerche nantu à InGaAs APDfotodetettoredetector di fotoni unicu. Per esempiu, Princeton Lightwave hà cuncepitu InGaAs / InPAPD un detector di fotoni unicu cù struttura planare è mette in usu cummerciale. L'Istitutu di Fisica Tecnica di Shanghai hà pruvatu a prestazione di fotoni unicu di u fotodetettore APD utilizendu a rimozione di i dipositi di zincu è u modu di impulsu capacitivu equilibratu di porta cun un conte scuru di 3.6 × 10 ⁻⁴ / ns impulsu à una frequenza di impulsu di 1.5 MHz. Joseph P et al. hà cuncepitu a struttura di mesa InGaAs APD photodetector detector di fotoni unicu cù bandgap più largu, è hà utilizatu InGaAsP cum'è materiale di strata assorbente per ottene un conte scuru più bassu senza affettà l'efficienza di rilevazione.

U modu di u funziunamentu di u fotodetector InGaAs APD detector single photon hè u modu di operazione libera, vale à dì, u fotodetector APD hà bisognu à spegnere u circuitu perifericu dopu chì una avalanche si faci, è ricuperà dopu a spegnimentu per un periudu di tempu. Per riduce l'impattu di u tempu di ritardu di quenching, hè apprussimatamente divisu in dui tippi: Unu hè di utilizà un circuitu di quenching passiu o attivu per ottene un quenching, cum'è u circuitu di quenching attivu utilizatu da R Thew, etc. Figura (a) , (b) hè un schema simplificatu di u cuntrollu elettronicu è u circuitu di quenching attivu è a so cunnessione cù u photodetector APD, chì hè statu sviluppatu per travaglià in modu gated o free running, riducendu significativamente u prublema di post-pulse previamente unrealized. Inoltre, l'efficienza di deteczione à 1550 nm hè 10%, è a probabilità di post-pulse hè ridutta à menu di 1%. U sicondu hè di rializà rapidu quenching è ricuperazione cuntrullendu u livellu di tensione bias. Siccomu ùn dipende micca di u cuntrollu di feedback di l'impulsu di avalanche, u tempu di ritardu di quenching hè significativamente ridottu è l'efficienza di rilevazione di u detector hè migliurata. Per esempiu, LC Comandar et al utilizanu u modu gated. Un detector di fotoni unicu gated basatu annantu à InGaAs / InPAPD hè statu preparatu. L'efficienza di deteczione di fotoni unicu era più di 55% à 1550 nm, è a probabilità post-pulse di 7% hè stata ottenuta. In questa basa, l'Università di Scienza è Tecnulugia di a Cina hà stabilitu un sistema liDAR chì utilizeghja fibra multi-mode simultaneamente accumpagnata da un fotodetector InGaAs APD in modalità libera, detector di fotoni unicu. L'equipaggiu sperimentale hè mostratu in Figura (c) è (d), è a rilevazione di nuvole multi-layer cù una altezza di 12 km hè realizata cù una risoluzione di tempu di 1 s è una risoluzione spaziale di 15 m.