Synhwyrydd ffoton InGaAs sengl

Ffoton senglSynhwyrydd ffoto InGaA

Gyda datblygiad cyflym LiDAR, mae'rcanfod golaumae gan dechnoleg a thechnoleg amrywiol a ddefnyddir ar gyfer technoleg delweddu olrhain cerbydau awtomatig ofynion uwch hefyd, ni all sensitifrwydd a datrysiad amser y synhwyrydd a ddefnyddir yn y dechnoleg canfod golau isel traddodiadol ddiwallu'r anghenion gwirioneddol. Ffoton sengl yw'r uned ynni golau lleiaf, a'r synhwyrydd sydd â'r gallu i ganfod ffoton sengl yw'r offeryn olaf ar gyfer canfod golau isel. O'i gymharu ag InGaAsSynhwyrydd ffoto APD, mae gan synwyryddion ffoton sengl yn seiliedig ar ffotodetector InGaAs APD gyflymder ymateb uwch, sensitifrwydd ac effeithlonrwydd. Felly, mae cyfres o ymchwiliadau ar synwyryddion ffoto-ganfodydd ffoto-ganfod APD IN-GAAS APD 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 eirlithriadauyn 1997, a rhoddodd ganlyniadau efelychiad rhifiadol o nodweddion dros dro un ffoton-synhwyrydd eirlithriad ffoton. Yna yn 2006, defnyddiodd yr ymchwilwyr MOCVD i baratoi geometrig planarSynhwyrydd ffoto APD InGaAssynhwyrydd ffoton sengl, a gynyddodd yr effeithlonrwydd canfod un ffoton i 10% trwy leihau'r haen adlewyrchol a gwella'r maes trydan yn y rhyngwyneb heterogenaidd. Yn 2014, trwy wella'r amodau trylediad sinc ymhellach a gwneud y gorau o'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, SANZARO M et al. hintegreiddio canfodydd ffoto-synhwyrydd InGaAs APD un ffoton gyda gwrthydd integredig monolithig, dylunio modiwl cyfrif un ffoton cryno yn seiliedig ar y synhwyrydd, a chynigiodd ddull diffodd hybrid a oedd yn lleihau tâl eirlithriadau yn sylweddol, a thrwy hynny leihau ôl-pwls ac crosstalk optegol, a lleihau amseriad jitter 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 a'i roi at ddefnydd masnachol. Profodd Sefydliad Ffiseg Dechnegol Shanghai berfformiad un ffoton o ffotosynhwyrydd APD gan ddefnyddio tynnu dyddodion sinc a'r modd pwls giât cytbwys capacitive gyda chyfrif tywyll o 3.6 × 10 ⁻⁴/ns curiad y galon ar amledd curiad y galon o 1.5 MHz. Joseph P et al. dylunio strwythur mesa InGaAs APD ffotodetector synhwyrydd ffoton sengl gyda bandgap ehangach, a defnyddio InGaAsP fel y deunydd haen amsugno i gael cyfrif tywyll is heb effeithio ar effeithlonrwydd canfod.

Mae dull gweithredu'r synhwyrydd ffoton sengl InGaAs APD ffotodetector yn ddull gweithredu am ddim, hynny yw, mae angen i'r ffotodetector APD ddiffodd y gylched ymylol ar ôl i eirlithriad ddigwydd, ac adfer ar ôl diffodd am gyfnod o amser. Er mwyn lleihau effaith amser oedi quenching, mae'n cael ei rannu'n fras yn ddau fath: Un yw defnyddio cylched quenching goddefol neu weithredol i gyflawni quenching, megis y gylched quenching gweithredol a ddefnyddir gan y R Thew, ac ati Ffigur (a) , (b) yn ddiagram wedi'i symleiddio o'r cylched rheoli electronig a diffodd gweithredol a'i gysylltiad â ffotodetector APD, sydd wedi'i ddatblygu i weithio mewn modd rhedeg â gatiau neu redeg yn rhydd, gan leihau'n sylweddol y broblem ôl-pwls nas gwireddwyd o'r blaen. Ar ben hynny, mae'r effeithlonrwydd canfod yn 1550 nm yn 10%, ac mae'r tebygolrwydd o ôl-bwls yn cael ei leihau i lai nag 1%. Yr ail yw gwireddu quenching cyflym ac adferiad drwy reoli lefel y foltedd bias. Gan nad yw'n dibynnu ar reolaeth adborth pwls eirlithriadau, mae'r amser oedi cyn diffodd yn cael ei leihau'n sylweddol ac mae effeithlonrwydd canfod y synhwyrydd yn gwella. Er enghraifft, mae LC Comandar et al yn defnyddio'r modd gatiau. Paratowyd synhwyrydd ffoton sengl â gatiau yn seiliedig ar InGaAs/InPAPD. Roedd yr effeithlonrwydd canfod ffoton sengl dros 55% ar 1550 nm, a chyflawnwyd y tebygolrwydd ôl-pwls o 7%. Ar y sail hon, sefydlodd Prifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina system liDAR sy'n defnyddio ffibr aml-ddull ar yr un pryd ynghyd â chanfodydd ffoto-synhwyrydd ffotosyniwr APD modd rhydd InGaAs APD. Dangosir yr offer arbrofol yn Ffigur (c) a (d), a gwireddir canfod cymylau aml-haen ag uchder o 12 km gyda chydraniad amser o 1 s a chydraniad gofodol o 15 m.