Fotón único Ingaas Photodetector

Fotón únicoFotodetector de Ingaas

Con el rápido desarrollo de LiDAR, eldetección de luzLa tecnología y la tecnología de rango utilizada para el seguimiento automático de la tecnología de imágenes también tienen requisitos más altos, la sensibilidad y la resolución de tiempo del detector utilizado en la tecnología tradicional de detección de baja luz no pueden satisfacer las necesidades reales. El fotón único es la unidad de luz de energía más pequeña, y el detector con la capacidad de la detección de fotones individuales es la herramienta final de detección de baja luz. En comparación con IngaasFotodetector APD, los detectores de fotones individuales basados ​​en el fotodetector APD de Ingaas tienen una mayor velocidad de respuesta, sensibilidad y eficiencia. Por lo tanto, se ha llevado a cabo una serie de investigaciones sobre detectores de fotones individuales de fotodetector APD en GAAS en casa y en el extranjero.

Investigadores de la Universidad de Milán en Italia primero desarrollaron un modelo bidimensional para simular el comportamiento transitorio de un solo fotónfotodetector de avalanchaen 1997, y dio resultados de simulación numérica de las características transitorias de un solo fotodetector de avalancha de fotones. Luego, en 2006, los investigadores utilizaron MOCVD para preparar una geométrica planaIngaas APD PhotodetectorDetector de fotones individuales, que aumentó la eficiencia de detección de fotones de un solo 10% al reducir la capa reflectante y mejorar el campo eléctrico en la interfaz heterogénea. En 2014, mejorando aún más las condiciones de difusión de zinc y optimizando la estructura vertical, el detector de fotones de un solo fotón tiene una mayor eficiencia de detección, hasta el 30%, y logra una fluctuación de tiempo de aproximadamente 87 ps. En 2016, Sanzaro M et al. Integró el detector de fotones de un solo fotón de fotodetector de Ingaas con una resistencia integrada monolítica, diseñó un módulo de conteo de fotones de un solo fotón compacto basado en el detector, y propuso un método híbrido de enfriamiento que redujo significativamente la carga de avalancha, reduciendo así la crosstalina posterior y la óptica, y reduce el tiempo de paseos a 70 PS. Al mismo tiempo, otros grupos de investigación también han realizado investigaciones sobre Ingaas APDfotodetectordetector de fotones individuales. Por ejemplo, Princeton Lightwave ha diseñado un detector de fotones individuales INGAAS/INPAPD con estructura plana y lo ha puesto en uso comercial. El Instituto de Física Técnica de Shanghai probó el rendimiento de un fotón de un solo fotón del fotodetector APD utilizando la eliminación de depósitos de zinc y el modo de pulso de puerta equilibrado capacitivo con un recuento oscuro de 3.6 × 10 ⁻⁴/ns a una frecuencia de pulso de 1.5 MHz. Joseph P et al. diseñó la estructura mesa Ingaas APD Photodetector Detector de fotones individuales con BandGap más ancho, y usó Ingaasp como el material de capa absorbente para obtener un recuento oscuro más bajo sin afectar la eficiencia de detección.

El modo de funcionamiento del detector de fotones individuales de fotodetector APD INGAAS es el modo de operación libre, es decir, el fotodetector APD debe enfrentar el circuito periférico después de que ocurra una avalancha, y recuperarse después del enfriamiento por un período de tiempo. Para reducir el impacto del tiempo de retraso de enfriamiento, se divide aproximadamente en dos tipos: uno es usar un circuito de enfriamiento pasivo o activo para lograr el enfriamiento de enfriamiento, como el circuito de enfriamiento activo utilizado por la figura R thew, etc. Problema posterior a Pulso. Además, la eficiencia de detección a 1550 nm es del 10%, y la probabilidad de post-pulso se reduce a menos del 1%. El segundo es realizar un enfriamiento rápido y recuperación controlando el nivel de voltaje de polarización. Dado que no depende del control de retroalimentación del pulso de avalancha, el tiempo de retraso del enfriamiento se reduce significativamente y la eficiencia de detección del detector se mejora. Por ejemplo, LC Comandar et al usan el modo cerrado. Se preparó un detector de fotón único cerrado basado en Ingaas/INPAPD. La eficiencia de detección de fotones de un solo 55% a 1550 nm, y se logró la probabilidad posterior a la pulso del 7%. Sobre esta base, la Universidad de Ciencia y Tecnología de China estableció un sistema LiDAR que utiliza fibra de modo múltiple junto con un detector de fotones de un solo fotón de fotodetector AGAAS de modo libre. El equipo experimental se muestra en la Figura (c) y (d), y la detección de nubes de múltiples capas con una altura de 12 km se realiza con una resolución de tiempo de 1 s y una resolución espacial de 15 m.