단일 광자 InGaAs 광검출기

단일 광자InGaAs 광검출기

LiDAR의 급속한 발전으로 인해빛 감지자동 차량 추적 이미징 기술에 사용되는 기술 및 거리 측정 기술도 요구 사항이 더 높기 때문에 기존 저조도 감지 기술에 사용되는 감지기의 감도 및 시간 분해능은 실제 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 단일 광자는 빛의 가장 작은 에너지 단위이며 단일 광자 감지 기능을 갖춘 검출기는 저조도 감지의 최종 도구입니다. InGaAs와 비교APD 광검출기InGaAs APD 광검출기에 기반한 단일 광자 검출기는 더 높은 응답 속도, 감도 및 효율성을 제공합니다. 이에 국내외에서 IN-GAAS APD 광검출기 단일광자 검출기에 대한 일련의 연구가 진행되어 왔다.

이탈리아 밀라노 대학의 연구원들은 단일 광자의 일시적인 동작을 시뮬레이션하기 위해 처음으로 2차원 모델을 개발했습니다.눈사태 광검출기1997년에 단일 광자 사태 광검출기의 과도 특성에 대한 수치 시뮬레이션 결과를 제공했습니다. 그런 다음 2006년에 연구원들은 MOCVD를 사용하여 평면 기하학적 구조를 준비했습니다.InGaAs APD 광검출기반사층을 줄이고 이종 경계면의 전기장을 강화해 단일 광자 검출 효율을 10%까지 높인 단일 광자 검출기. 2014년에는 아연 확산 조건을 더욱 개선하고 수직 구조를 최적화함으로써 단일 광자 검출기는 검출 효율을 최대 30%까지 높이고 약 87ps의 타이밍 지터를 달성했습니다. 2016년 SANZARO M et al. InGaAs APD 광검출기 단일 광자 검출기와 모놀리식 통합 저항기를 통합하고, 검출기를 기반으로 하는 소형 단일 광자 계수 모듈을 설계하고, 애벌랜치 전하를 크게 줄여 포스트 펄스 및 광학 누화를 줄이는 하이브리드 급랭 방법을 제안했습니다. 타이밍 지터를 70ps로 줄입니다. 동시에 다른 연구 그룹에서도 InGaAs APD에 대한 연구를 수행했습니다.광검출기단일 광자 검출기. 예를 들어, Princeton Lightwave는 평면 구조의 InGaAs/InPAPD 단일 광자 검출기를 설계하여 상업적으로 활용했습니다. Shanghai Institute of Technical Physics는 아연 침전물 제거와 1.5MHz의 펄스 주파수에서 3.6 × 10 ⁻⁴/ns 펄스의 다크 카운트를 갖춘 용량성 균형 게이트 펄스 모드를 사용하여 APD 광검출기의 단일 광자 성능을 테스트했습니다. Joseph Pet al. 더 넓은 밴드갭을 갖는 메사 구조 InGaAs APD 광검출기 단일 광자 검출기를 설계하고 InGaAsP를 흡수층 재료로 사용하여 검출 효율에 영향을 주지 않고 더 낮은 암흑 카운트를 얻었습니다.

InGaAs APD 광검출기 단일 광자 검출기의 작동 모드는 자유 작동 모드입니다. 즉, APD 광검출기는 눈사태가 발생한 후 주변 회로를 냉각하고 일정 시간 동안 냉각한 후 복구해야 합니다. 담금질 지연 시간의 영향을 줄이기 위해 대략 두 가지 유형으로 나뉩니다. 하나는 R Thew에서 사용하는 능동 담금질 회로와 같이 담금질을 달성하기 위해 수동 또는 능동 담금질 회로를 사용하는 것입니다. 그림 (a) , (b)는 전자 제어 및 능동 냉각 회로와 APD 광검출기와의 연결을 단순화한 다이어그램으로, 게이트 또는 자유 실행 모드에서 작동하도록 개발되어 이전에 실현되지 않은 펄스 후 문제를 크게 줄였습니다. 또한, 1550 nm에서의 검출 효율은 10%이며 포스트 펄스 확률은 1% 미만으로 감소합니다. 두 번째는 바이어스 전압의 크기를 조절하여 빠른 냉각과 회복을 구현하는 것입니다. 애벌런치 펄스의 피드백 제어에 의존하지 않기 때문에 퀜칭 지연 시간이 크게 줄어들고 검출기의 검출 효율이 향상됩니다. 예를 들어 LC Comandar 등은 게이트 모드를 사용합니다. InGaAs/InPAPD 기반의 게이트 단일 광자 검출기가 준비되었습니다. 단일 광자 검출 효율은 1550 nm에서 55% 이상이었고 펄스 후 확률은 7%를 달성했습니다. 이를 기반으로 중국 과학 기술 대학은 자유 모드 InGaAs APD 광검출기 단일 광자 검출기와 동시에 결합된 다중 모드 광섬유를 사용하는 LiDAR 시스템을 구축했습니다. 실험 장비는 그림 (c)와 (d)에 나타나 있으며, 높이 12km의 다층 구름 탐지는 1s의 시간 분해능과 15m의 공간 분해능으로 구현됩니다.