فوتون فوتون إنغااس كاشف ضوئي

فوتون واحدIngaas PhotoDetector

مع التطور السريع ليدار ،اكتشاف الضوءالتكنولوجيا والتكنولوجيا المتغيرة المستخدمة لتكنولوجيا تصوير تتبع المركبات التلقائي لها متطلبات أعلى ، لا يمكن أن تلبي الحساسية ودقة الوقت للكاشف المستخدم في تقنية الكشف عن الضوء التقليدي التقليدية الاحتياجات الفعلية. الفوتون الفردي هو أصغر وحدة طاقة في الضوء ، والكاشف مع قدرة الكشف عن الفوتون الفردي هو الأداة النهائية للكشف عن الضوء المنخفض. مقارنة مع إنغاAPD PhotoDetector، كاشفات الفوتون الواحدة القائمة على الكشف الضوئي Ingaas APD لها سرعة استجابة أعلى ، حساسية وكفاءة. لذلك ، تم تنفيذ سلسلة من الأبحاث حول كاشفات الفوتون الضوئية في GAAS APD في الداخل والخارج.

طور باحثون من جامعة ميلانو في إيطاليا أولاً نموذجًا ثنائي الأبعاد لمحاكاة السلوك العابر لفوتون واحدAvalanche PhotoDetectorفي عام 1997 ، وأعطت نتائج محاكاة رقمية للخصائص العابرة لمادة ضوئية فوتون واحدة. ثم في عام 2006 ، استخدم الباحثون MOCVD لإعداد الهندسة المستويةIngaas APD PhotoDetectorكاشف الفوتون الفردي ، الذي زاد من كفاءة الكشف عن الفوتون الواحد إلى 10 ٪ عن طريق تقليل الطبقة العاكسة وتعزيز المجال الكهربائي في الواجهة غير المتجانسة. في عام 2014 ، من خلال زيادة تحسين ظروف انتشار الزنك وتحسين الهيكل الرأسي ، فإن كاشف الفوتون أحادي الفوتون لديه كفاءة أعلى في الكشف ، تصل إلى 30 ٪ ، ويحقق توقيتًا من حوالي 87 ps. في عام 2016 ، Sanzaro M et al. دمج كاشف الكاشف الضوئي لـ Ingaas APD مع مقاوم متكامل متجانس ، صمم وحدة حساب مكونة من أحادية الفوتون استنادًا إلى الكاشف ، واقترح طريقة إخماد هجينة تقلل بشكل كبير من شحنة الانهيار الجليدي 70. في الوقت نفسه ، أجرت مجموعات بحث أخرى أيضًا أبحاثًا حول Ingaas APDالكاشف الضوئيكاشف فوتون واحد. على سبيل المثال ، قامت Princeton Lightwave بتصميم كاشف فوتون واحد Ingaas/INPAPD مع بنية مستوية ووضعها في الاستخدام التجاري. اختبر معهد شنغهاي للفيزياء التقنية أداء كاشف PhotoDetic من الفوتون الفردي باستخدام إزالة رواسب الزنك ووضع نبض البوابة المتوازن بالسعة مع عدد مظلم يبلغ 3.6 × 10 ⁻⁴/NS بتردد نبض قدره 1.5 ميغاهيرتز. جوزيف بي وآخرون. صمم بنية MESA Ingaas APD الكاشف الضوئي الفوتون الكاشف مع فجوة نطاق أوسع ، واستخدمت ingaasp كمواد طبقة امتصاص للحصول على عدد مظلم أقل دون التأثير على كفاءة الكشف.

إن وضع التشغيل الخاص بكاشف الفوتون الضوئي Ingaas APD هو وضع التشغيل المجاني ، أي أن كاشف PhotoDetic APD يحتاج إلى إخماد الدائرة المحيطية بعد حدوث انهيار جليدي ، والاسترداد بعد إخماده لفترة من الوقت. من أجل تقليل تأثير وقت تأخير التبريد ، يتم تقسيمه تقريبًا إلى نوعين: الأول هو استخدام دائرة التبريد السلبية أو النشطة لتحقيق التبريد ، مثل دائرة التبريد النشطة المستخدمة من قبل R thw ، وما إلى ذلك. مشكلة ما بعد النبض. علاوة على ذلك ، فإن كفاءة الكشف عند 1550 نانومتر هي 10 ٪ ، ويتم تخفيض احتمال حدوث النبض إلى أقل من 1 ٪. والثاني هو تحقيق التبريد السريع والانتعاش عن طريق التحكم في مستوى الجهد التحيز. نظرًا لأنه لا يعتمد على التحكم في التغذية المرتدة في نبض الانهيار ، يتم تقليل وقت التأخير في التبريد بشكل كبير وتحسين كفاءة الكشف عن الكاشف. على سبيل المثال ، استخدم LC Comandar et al وضع المسورة. تم إعداد كاشف أحادي الفوتون على أساس Ingaas/INPAPD. كانت كفاءة اكتشاف الفوتون أحادية الفوتون تزيد عن 55 ٪ في 1550 نانومتر ، وتم تحقيق احتمال ما بعد النبض بنسبة 7 ٪. على هذا الأساس ، أنشأت جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين نظامًا ليدارًا باستخدام الألياف متعددة الأوضاع إلى جانب كاشف أحادي الفوتون في INGAAS APD. يظهر المعدات التجريبية في الشكل (C) و (D) ، ويتحقق اكتشاف السحب متعددة الطبقات على ارتفاع 12 كم بدقة زمنية من 1 ثانية ودقة مكانية تبلغ 15 مترًا.