Ffotosynhwyrydd InGaAs ffoton sengl

Ffoton senglFfotosynhwyrydd InGaAs

Gyda datblygiad cyflym LiDAR, ycanfod golauMae gan dechnoleg a thechnoleg pellhau a ddefnyddir ar gyfer technoleg delweddu olrhain cerbydau awtomatig ofynion uwch hefyd, ac ni all sensitifrwydd a datrysiad amser y synhwyrydd a ddefnyddir yn y dechnoleg canfod golau isel draddodiadol ddiwallu'r anghenion gwirioneddol. Ffonon sengl yw'r uned ynni leiaf o olau, a'r synhwyrydd sydd â'r gallu i ganfod ffoton sengl yw'r offeryn olaf ar gyfer canfod golau isel. O'i gymharu ag InGaAsFfotosynhwyrydd APD, mae gan synwyryddion un-ffoton sy'n seiliedig ar ffotosynhwyrydd APD InGaAs gyflymder ymateb, sensitifrwydd ac effeithlonrwydd uwch. Felly, mae cyfres o ymchwiliadau ar synwyryddion un-ffoton ffotosynhwyrydd APD IN-GAAS wedi'u cynnal gartref a thramor.

Datblygodd ymchwilwyr o Brifysgol Milan yn yr Eidal fodel dau ddimensiwn i efelychu ymddygiad dros dro un ffoton.ffotosynhwyrydd eirlithriadauym 1997, a rhoddodd ganlyniadau efelychu rhifiadol o nodweddion dros dro ffotosynhwyrydd eirlithriad ffoton sengl. Yna yn 2006, defnyddiodd yr ymchwilwyr MOCVD i baratoi geometrig planarFfotosynhwyrydd APD InGaAssynhwyrydd ffoton sengl, a gynyddodd effeithlonrwydd canfod ffoton sengl i 10% trwy leihau'r haen adlewyrchol a gwella'r maes trydanol ar y rhyngwyneb heterogenaidd. Yn 2014, trwy wella'r amodau trylediad sinc ymhellach ac optimeiddio'r strwythur fertigol, mae gan y synhwyrydd ffoton sengl effeithlonrwydd canfod uwch, hyd at 30%, ac mae'n cyflawni jitter amseru o tua 87 ps. Yn 2016, integreiddiodd SANZARO M et al. y synhwyrydd ffoton sengl ffotosynhwyrydd InGaAs APD gyda gwrthydd integredig monolithig, dyluniodd fodiwl cyfrif ffoton sengl cryno yn seiliedig ar y synhwyrydd, a chynigiodd ddull diffodd hybrid a leihaodd wefr eirlithriad yn sylweddol, a thrwy hynny leihau croestalk ôl-bwls ac optegol, a lleihau jitter amseru i 70 ps. Ar yr un pryd, mae grwpiau ymchwil eraill hefyd wedi cynnal ymchwil ar InGaAs APDffotosynhwyryddsynhwyrydd ffoton sengl. Er enghraifft, mae Princeton Lightwave wedi dylunio synhwyrydd ffoton sengl InGaAs/InPAPD gyda strwythur planar ac wedi'i roi ar waith yn fasnachol. Profodd Sefydliad Ffiseg Dechnegol Shanghai berfformiad ffoton sengl y synhwyrydd ffotosynhwyrydd APD gan ddefnyddio tynnu dyddodion sinc a'r modd pwls giât cytbwys capasitif gyda chyfrif tywyll o 3.6 × 10 ⁻⁴/ns ar amledd pwls o 1.5 MHz. Dyluniodd Joseph P et al. y synhwyrydd ffoton sengl ffotosynhwyrydd APD InGaAs strwythur mesa gyda bwlch band ehangach, a defnyddio InGaAsP fel y deunydd haen amsugnol i gael cyfrif tywyll is heb effeithio ar effeithlonrwydd y canfod.

Modd gweithredu synhwyrydd ffoton sengl ffotosynhwyrydd APD InGaAs yw modd gweithredu rhydd, hynny yw, mae angen i'r ffotosynhwyrydd APD ddiffodd y gylched ymylol ar ôl i eirlithriad ddigwydd, ac adfer ar ôl diffodd am gyfnod o amser. Er mwyn lleihau effaith yr oedi diffodd, mae wedi'i rannu'n fras yn ddau fath: Un yw defnyddio cylched diffodd goddefol neu weithredol i gyflawni diffodd, fel y gylched diffodd gweithredol a ddefnyddir gan yr R Thew, ac ati. Mae Ffigur (a), (b) yn ddiagram symlach o'r gylched rheoli electronig a diffodd gweithredol a'i chysylltiad â ffotosynhwyrydd APD, sydd wedi'i ddatblygu i weithio mewn modd giât neu redeg rhydd, gan leihau'r broblem ôl-bwls nas sylweddolwyd o'r blaen yn sylweddol. Ar ben hynny, mae effeithlonrwydd canfod ar 1550 nm yn 10%, ac mae'r tebygolrwydd o ôl-bwls yn cael ei leihau i lai nag 1%. Yr ail yw gwireddu diffodd ac adferiad cyflym trwy reoli lefel y foltedd rhagfarn. Gan nad yw'n dibynnu ar reolaeth adborth pwls eirlithriad, mae'r amser oedi diffodd yn cael ei leihau'n sylweddol ac mae effeithlonrwydd canfod y synhwyrydd yn cael ei wella. Er enghraifft, mae LC Comandar et al yn defnyddio'r modd giatiedig. Paratowyd synhwyrydd un-ffoton giatiedig yn seiliedig ar InGaAs/InPAPD. Roedd effeithlonrwydd canfod un-ffoton dros 55% ar 1550 nm, a chyflawnwyd tebygolrwydd ôl-bwls o 7%. Ar y sail hon, sefydlodd Prifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina system liDAR gan ddefnyddio ffibr aml-fodd wedi'i gyplysu ar yr un pryd â synhwyrydd un-ffoton ffotosynhwyrydd APD modd rhydd InGaAs. Dangosir yr offer arbrofol yn Ffigur (c) a (d), a gwireddir canfod cymylau aml-haen gydag uchder o 12 km gyda datrysiad amser o 1 eiliad a datrysiad gofodol o 15 m.