Մեկ ֆոտոնInGaAs ֆոտոդետեկտոր
LiDAR-ի արագ զարգացման հետ մեկտեղլույսի հայտնաբերումԱվտոմեքենաների հետագծման պատկերման տեխնոլոգիայի համար օգտագործվող տեխնոլոգիան և տիրույթի տեխնոլոգիան նույնպես ավելի բարձր պահանջներ ունեն, ցածր լույսի հայտնաբերման ավանդական տեխնոլոգիայում օգտագործվող դետեկտորի զգայունությունը և ժամանակի լուծումը չեն կարող բավարարել իրական կարիքները: Մեկ ֆոտոնը լույսի ամենափոքր էներգիայի միավորն է, իսկ մեկ ֆոտոն հայտնաբերելու ունակությամբ դետեկտորը ցածր լույսի հայտնաբերման վերջնական գործիքն է։ Համեմատած InGaAs-ի հետAPD ֆոտոդետեկտորInGaAs APD ֆոտոդետեկտորի վրա հիմնված մեկ ֆոտոդետեկտորներն ունեն արձագանքման ավելի բարձր արագություն, զգայունություն և արդյունավետություն: Հետևաբար, IN-GAAS APD ֆոտոդետեկտոր մեկ ֆոտոն դետեկտորների վերաբերյալ մի շարք հետազոտություններ են իրականացվել տանը և արտերկրում:
Իտալիայի Միլանի համալսարանի գիտնականներն առաջին անգամ մշակել են երկչափ մոդել՝ մեկ ֆոտոնի անցողիկ վարքը մոդելավորելու համար։ավալանշ ֆոտոդետեկտոր1997 թվականին և տվեց մեկ ֆոտոնային ավալանշ ֆոտոդետեկտորի անցողիկ բնութագրերի թվային մոդելավորման արդյունքներ: Այնուհետև 2006 թվականին հետազոտողները օգտագործել են MOCVD՝ հարթ երկրաչափություն պատրաստելու համարInGaAs APD ֆոտոդետեկտորմեկ ֆոտոնային դետեկտոր, որը բարձրացրեց մեկ ֆոտոնով հայտնաբերման արդյունավետությունը մինչև 10%՝ նվազեցնելով ռեֆլեկտիվ շերտը և ուժեղացնելով էլեկտրական դաշտը տարասեռ միջերեսում: 2014 թվականին, ցինկի դիֆուզիոն պայմանների հետագա բարելավման և ուղղահայաց կառուցվածքի օպտիմալացման միջոցով, մեկ ֆոտոնային դետեկտորն ունի ավելի բարձր հայտնաբերման արդյունավետություն՝ մինչև 30%, և հասնում է մոտ 87 ps ժամանակային ցնցման: 2016 թվականին SANZARO M et al. ինտեգրվել է InGaAs APD ֆոտոդետեկտորի մեկ ֆոտոդետեկտորը մոնոլիտ ինտեգրված ռեզիստորի հետ, նախագծել է դետեկտորի վրա հիմնված մեկ ֆոտոդետեկտորի հաշվման կոմպակտ մոդուլ և առաջարկել հիբրիդային մարման մեթոդ, որը զգալիորեն նվազեցնում է ավալանշի լիցքը՝ դրանով իսկ նվազեցնելով հետզարկերակային և օպտիկական խոսակցությունները, և նվազեցնելով ժամանակի ցնցումը մինչև 70 վրկ: Միևնույն ժամանակ, այլ հետազոտական խմբեր նույնպես հետազոտություններ են իրականացրել InGaAs APD-ի վերաբերյալֆոտոդետեկտորմեկ ֆոտոն դետեկտոր. Օրինակ, Princeton Lightwave-ը նախագծել է InGaAs/InPAPD մեկ ֆոտոնային դետեկտոր՝ հարթ կառուցվածքով և այն առևտրային օգտագործման համար: Շանհայի Տեխնիկական ֆիզիկայի ինստիտուտը փորձարկել է APD ֆոտոդետեկտորի միֆոտոնային աշխատանքը՝ օգտագործելով ցինկի նստվածքների հեռացումը և 3,6 × 10-4/վս զարկերակային մուգ քանակով՝ 1,5 ՄՀց իմպուլսային հաճախականությամբ: Joseph P et al. նախագծել է mesa կառուցվածքը InGaAs APD ֆոտոդետեկտորի մեկ ֆոտոնային դետեկտորը ավելի լայն շղթայով, և օգտագործել InGaAsP-ը որպես ներծծող շերտի նյութ՝ ավելի ցածր մութ քանակություն ստանալու համար՝ առանց հայտնաբերման արդյունավետության վրա ազդելու:
InGaAs APD ֆոտոդետեկտորի մեկ ֆոտոն դետեկտորի գործառնական ռեժիմը ազատ գործող ռեժիմն է, այսինքն՝ APD ֆոտոդետեկտորը պետք է հանգցնի ծայրամասային միացումը ձնահյուսի առաջանալուց հետո և վերականգնվի որոշ ժամանակով մարելուց հետո: Մարման հետաձգման ժամանակի ազդեցությունը նվազեցնելու համար այն մոտավորապես բաժանվում է երկու տեսակի. Մեկը մարման հասնելու համար պասիվ կամ ակտիվ մարման շղթայի օգտագործումն է, ինչպես օրինակ R Thew-ի կողմից օգտագործվող ակտիվ մարման սխեման և այլն: Նկար (ա) , (բ) էլեկտրոնային կառավարման և ակտիվ մարման սխեմայի պարզեցված դիագրամ է և դրա միացումը APD ֆոտոդետեկտորի հետ, որը մշակվել է փակ կամ ազատ վազքի ռեժիմում աշխատելու համար՝ զգալիորեն նվազեցնելով նախկինում չիրացված հետզարկերակային խնդիրը: Ավելին, հայտնաբերման արդյունավետությունը 1550 նմ-ում կազմում է 10%, իսկ հետզարկերակի հավանականությունը կրճատվում է մինչև 1%: Երկրորդը արագ մարման և վերականգնումն է` վերահսկելով կողմնակալության լարման մակարդակը: Քանի որ դա կախված չէ ավալանշի զարկերակի հետադարձ կապի վերահսկումից, մարման հետաձգման ժամանակը զգալիորեն կրճատվում է և դետեկտորի հայտնաբերման արդյունավետությունը բարելավվում է: Օրինակ, LC Comandar-ը և այլոք օգտագործում են փակ ռեժիմը: Պատրաստվել է InGaAs/InPAPD-ի վրա հիմնված փակ մեկ ֆոտոդետեկտոր: Մեկ ֆոտոնների հայտնաբերման արդյունավետությունը 1550 նմ-ում եղել է ավելի քան 55%, իսկ հետզարկերակային հավանականությունը՝ 7%: Այս հիման վրա Չինաստանի Գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանը ստեղծեց liDAR համակարգ՝ օգտագործելով բազմաֆունկցիոնալ մանրաթել՝ միաժամանակ զուգակցված ազատ ռեժիմով InGaAs APD ֆոտոդետեկտորի մեկ ֆոտոդետեկտորի հետ: Փորձարարական սարքավորումը ներկայացված է (գ) և (դ) նկարներում, իսկ 12 կմ բարձրությամբ բազմաշերտ ամպերի հայտնաբերումն իրականացվում է 1 վրկ և 15 մ տարածական թողունակությամբ:
Հրապարակման ժամանակը` մայիս-07-2024