Фотони ягонаФотодетектори InGaAs
Бо рушди босуръати LiDAR,муайянкунии нуртехнология ва технологияи гуногунҷабҳае, ки барои технологияи тасвири автоматии пайгирии автомобил истифода мешаванд, инчунин талаботи баландтар доранд, ҳассосият ва ҳалли вақти детекторе, ки дар технологияи анъанавии муайянкунии нури кам истифода мешавад, наметавонад ниёзҳои воқеиро қонеъ кунад. Фотони ягона хурдтарин воҳиди энергетикии рӯшноӣ аст ва детекторе, ки қобилияти дарёфти як фотон дорад, воситаи ниҳоии муайянкунии нури кам мебошад. Дар муқоиса бо InGaAsФотодетектори APD, детекторҳои якфотонӣ, ки ба фотодетектори InGaAs APD асос ёфтааст, суръати посух, ҳассосият ва самаранокии баландтар доранд. Аз ин рӯ, як қатор тадқиқотҳо оид ба детекторҳои ягонаи фотон IN-GAAS APD дар ватан ва хориҷа гузаронида шуданд.
Муҳаққиқон аз Донишгоҳи Милани Италия бори аввал модели дученакаеро таҳия карданд, то рафтори муваққатии як фотонро тақлид кунад.фотодетектори тармасоли 1997, ва натиҷаҳои моделсозии ададӣ дар бораи хусусиятҳои муваққатии фотодетектори ягонаи тарма фотонӣ дод. Сипас дар соли 2006, муҳаққиқон MOCVD-ро барои омода кардани геометрии ҳамвор истифода кардандФотодетектори InGaAs APDдетектори ягонаи фотон, ки самаранокии муайянкунии як фотонро тавассути кам кардани қабати инъикос ва баланд бардоштани майдони электрикӣ дар интерфейси гетерогенӣ то 10% афзоиш дод. Дар соли 2014, тавассути беҳтар кардани минбаъдаи шароити диффузияи руҳ ва оптимизатсияи сохтори амудӣ, детектори якфотонӣ дорои самаранокии баландтари муайянкунӣ, то 30% мебошад ва ҷиттери вақтро тақрибан 87 ps ба даст меорад. Дар соли 2016, SANZARO M et al. детектори якфотонии фотодетектори InGaAs APD бо резистори интегралӣ монолитӣ муттаҳид карда, модули паймоне ба ҳисобгирии якфотонро дар асоси детектор тарҳрезӣ кард ва усули гибридии хомӯш кардани тармаро пешниҳод кард, ки заряди тармаро ба таври қобили мулоҳиза кам кард ва ба ин васила пас аз импулс ва байниҳамдигарии оптикиро коҳиш дод, ва кам кардани ҷиттери вақт то 70 ps. Дар баробари ин, дигар гурӯҳҳои тадқиқотӣ низ оид ба InGaAs APD тадқиқот анҷом додандфотодетектордетектори ягонаи фотон. Масалан, Princeton Lightwave детектори ягонаи фотон InGaAs/InPAPD-ро бо сохтори ҳамвор тарҳрезӣ кардааст ва онро ба истифодаи тиҷоратӣ додааст. Донишкадаи физикаи техникии Шанхай кори якфотонии фотодетектори APD-ро бо истифода аз бартараф кардани конҳои руҳ ва режими мувозинати импульси дарвоза бо миқдори торикии 3,6 × 10 ⁻⁴/нс дар басомади набзи 1,5 МГс озмоиш кард. Ҷозеф П ва дигарон. сохтори меса InGaAs APD детектори фотон ягонаи фотонро бо фосилаи васеътар тарҳрезӣ кард ва InGaAsP-ро ҳамчун маводи қабати азхудкунанда барои ба даст овардани шумораи камтари торик бидуни таъсир ба самаранокии ошкор истифода бурд.
Реҷаи кори детектори як фотон фотон InGaAs APD реҷаи кори озод аст, яъне фотодетектори APD бояд занҷири перифериро пас аз фаромадани тарма хомӯш кунад ва пас аз хомӯш кардани муддате барқарор шавад. Барои кам кардани таъсири вақти таъхири хомӯшкунӣ, он тақрибан ба ду намуд тақсим мешавад: Яке аз он аст, ки барои ноил шудан ба хомӯшкунӣ истифода бурдани схемаи хомӯшкунии ғайрифаъол ё фаъол, ба монанди схемаи хомӯшкунии фаъол, ки R Thew истифода мебарад ва ғайра. Расми (a) , (б) диаграммаи соддакардашудаи контроли электронӣ ва схемаи хомӯшкунии фаъол ва пайвасти он бо фотодетектори APD мебошад, ки барои кор дар реҷаи дарвоза ё озод кор карда шудааст, ки мушкилоти қаблан амалӣнашудаи пас аз импулсро ба таври назаррас коҳиш медиҳад. Ғайр аз он, самаранокии муайянкунӣ дар 1550 нм 10% ва эҳтимолияти импулс пас аз камтар аз 1% кам мешавад. Дуюм ин амалӣ кардани хомӯш кардани зуд ва барқароршавӣ тавассути назорати сатҳи шиддати ғафс мебошад. Азбаски он аз назорати бозгашти набзи тарма вобаста нест, вақти таъхири хомӯшкунӣ ба таври назаррас коҳиш ёфта, самаранокии ошкоркунии детектор беҳтар мешавад. Масалан, LC Comandar ва дигарон режими дарвозаро истифода мебаранд. Детектори якфотонии дарвозабон дар асоси InGaAs/InPAPD омода карда шуд. Самаранокии муайянкунии як фотон дар 1550 нм беш аз 55% буд ва эҳтимолияти пас аз импулс 7% ба даст омад. Дар ин асос, Донишгоҳи Илм ва Технологияи Чин системаи liDAR-ро бо истифода аз нахи бисёрмоҳавӣ ҳамзамон бо як детектори фотодетектори режими озоди InGaAs APD таъсис дод. Таҷҳизоти таҷрибавӣ дар расми (в) ва (г) нишон дода шудааст ва дарёфти абрҳои бисёрқабатаи баландиашон 12 км бо 1 сония ва 15 м дар фазоӣ муайян карда мешавад.
Вақти фиристодан: 07-07-2024