איין פאָטאָןInGaAs פאָטאָדעטעקטאָר
מיט דער שנעלער אַנטוויקלונג פון LiDAR, דיליכט דעטעקציעטעכנאָלאָגיע און ריינדזשינג טעכנאָלאָגיע געניצט פֿאַר אויטאָמאַטיש פאָרמיטל טראַקינג בילדגעבונג טעכנאָלאָגיע האָבן אויך העכערע באדערפענישן, די סענסיטיוויטי און צייט רעזאָלוציע פון די דעטעקטאָר געניצט אין די טראדיציאנעלן נידעריק ליכט דעטעקשאַן טעכנאָלאָגיע קענען נישט טרעפן די פאַקטיש באדערפענישן. איין פאָטאָן איז די קלענסטע ענערגיע אַפּאַראַט פון ליכט, און דער דעטעקטאָר מיט די פיייקייט פון איין פאָטאָן דעטעקשאַן איז די לעצטע געצייַג פון נידעריק ליכט דעטעקשאַן. קאַמפּערד מיט InGaAsAPD פאָטאָדעטעקטאָר, איינציק-פאָטאָן דעטעקטאָרן באַזירט אויף InGaAs APD פאָטאָדעטעקטאָר האָבן העכערע רעאַקציע גיכקייט, סענסיטיוויטי און עפעקטיווקייט. דעריבער, אַ סעריע פון פאָרשונגען אויף IN-GAAS APD פאָטאָדעטעקטאָר איינציק פאָטאָאָן דעטעקטאָרן זענען דורכגעפירט געוואָרן אין לאַנד און אין אויסלאַנד.
פארשער פון דער אוניווערסיטעט פון מילאן אין איטאליע האבן ערשט אנטוויקלט א צוויי-דימענסיאנאלן מאדעל צו סימולירן דאס טראנזיענטע אויפפירונג פון אן איינציקן פאטאן.לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָראין 1997, און האט געגעבן נומערישע סימולאציע רעזולטאטן פון די טראַנזיענט קעראַקטעריסטיקס פון אַן איינציק פאָטאָן לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר. דערנאָך אין 2006, האָבן די פאָרשער גענוצט MOCVD צו צוגרייטן אַ פּלאַנאַר געאָמעטרישעInGaAs APD פאָטאָדעטעקטאָראיין-פאָטאָן דעטעקטאָר, וואָס האָט פֿאַרגרעסערט די איין-פאָטאָן דעטעקשאַן עפֿעקטיווקייט צו 10% דורך רעדוצירן די רעפֿלעקטיוו שיכט און פֿאַרשטאַרקן דעם עלעקטרישן פֿעלד בײַ דער העטעראָגענער אינטערפֿייס. אין 2014, דורך ווײַטער פֿאַרבעסערן די צינק דיפֿוזיע באַדינגונגען און אָפּטימיזירן די ווערטיקאַלע סטרוקטור, האָט דער איין-פאָטאָן דעטעקטאָר אַ העכערע דעטעקשאַן עפֿעקטיווקייט, ביז 30%, און דערגרייכט אַ טײַמינג דזשיטער פֿון בערך 87 פּס. אין 2016, האָבן סאַנזאַראָ מ. און אַנדערע אינטעגרירט דעם InGaAs APD פֿאָטאָדעטעקטאָר איין-פאָטאָן דעטעקטאָר מיט אַ מאָנאָליטיש אינטעגרירטן רעזיסטאָר, דיזיינד אַ קאָמפּאַקטן איין-פאָטאָן צייל מאָדול באַזירט אויף דעם דעטעקטאָר, און פֿאָרגעלייגט אַ כייבריד קווענטש מעטאָד וואָס האָט באַדײַטנדיק פֿאַרקלענערט לאַווינע אָפּצאָל, דערמיט פֿאַרקלענערנדיק נאָך-פּולס און אָפּטישן קראָסטאָלק, און פֿאַרקלענערנדיק טײַמינג דזשיטער צו 70 פּס. אין דער זעלבער צײַט, האָבן אַנדערע פֿאָרשונג גרופּעס אויך דורכגעפֿירט פֿאָרשונג אויף InGaAs APD.פאָטאָדעטעקטאָראיין-פאָטאָן דעטעקטאָר. למשל, פּרינסטאָן לייַטוועוו האט דיזיינט InGaAs/InPAPD איין-פאָטאָן דעטעקטאָר מיט פּלאַנאַר סטרוקטור און עס אריינגעשטעלט אין קאמערציעלע נוצן. די שאַנגהאַי אינסטיטוט פון טעכנישער פיזיק האט געטעסט די איין-פאָטאָן פאָרשטעלונג פון APD פאָטאָדעטעקטאָר ניצנדיק די באַזייַטיקונג פון צינק דעפּאַזאַץ און די קאַפּאַסיטיוו באַלאַנסט גייט פּולס מאָדע מיט אַ טונקל צייל פון 3.6 × 10 ⁻⁴/ns פּולס ביי אַ פּולס אָפטקייט פון 1.5 MHz. דזשאָזעף פּ. און אַנדערע האבן דיזיינט די מעסאַ סטרוקטור InGaAs APD פאָטאָדעטעקטאָר איין-פאָטאָן דעטעקטאָר מיט ברייטערער באַנדגאַפּ, און גענוצט InGaAsP ווי די אַבזאָרבינג שיכט מאַטעריאַל צו באַקומען אַ נידעריקער טונקל צייל אָן אַפעקטירן די דעטעקשאַן עפעקטיווקייט.
דער אפעראציע מאָדע פון דעם InGaAs APD פאָטאָדעטעקטאָר איין פאָטאָן דעטעקטאָר איז פרייער אפעראציע מאָדע, דאָס הייסט, דער APD פאָטאָדעטעקטאָר דאַרף אויסלעשן דעם פּעריפערישן קרייז נאָך אַן אַוואַלינע, און זיך אויפכאפן נאָך דעם ווי עס ווערט אויסגעלעשט פֿאַר אַ געוויסע צייט. כּדי צו רעדוצירן דעם אימפּאַקט פון דער אויסלעשונג-פאַרהאַלטונג צייט, ווערט עס גראָב צעטיילט אין צוויי טיפּן: איינס איז צו נוצן אַ פּאַסיווער אָדער אַקטיווער אויסלעשונג קרייז צו דערגרייכן אויסלעשונג, ווי צום ביישפּיל דער אַקטיווער אויסלעשונג קרייז וואָס ווערט גענוצט דורך R Thew, אאַז"וו. פיגור (א), (ב) איז אַ פאַרפּשוטעטער דיאַגראַם פון דער עלעקטראָנישער קאָנטראָל און אַקטיווער אויסלעשונג קרייז און זיין פֿאַרבינדונג מיטן APD פאָטאָדעטעקטאָר, וואָס איז דעוועלאָפּעד געוואָרן צו אַרבעטן אין גייטיד אָדער פריי-לויפֿנדיקן מאָדע, וואָס באַדייטנד רעדוצירט דעם פריער נישט-רעאַליזירטן פּאָסט-פּולס פּראָבלעם. דערצו, די דעטעקציע עפעקטיווקייט ביי 1550 נם איז 10%, און די וואַרשיינלעכקייט פון פּאָסט-פּולס ווערט רעדוצירט צו ווייניקער ווי 1%. די צווייטע איז צו דערגרייכן שנעלע אויסלעשונג און אויפכאפן דורך קאָנטראָלירן דעם לעוועל פון בייאַס וואָולטידזש. ווייל עס איז נישט אָפּהענגיק פון דער צוריק-קאָנטראָל פון דעם אַוואַלינע פּולס, ווערט די פאַרהאַלטונג צייט פון אויסלעשונג באַדייטנד רעדוצירט און די דעטעקציע עפעקטיווקייט פון דעם דעטעקטאָר ווערט פֿאַרבעסערט. למשל, LC קאמאנדאר און אנדערע ניצן דעם גייטעד מאָד. א גייטעד איינציק-פאָטאָן דעטעקטאָר באַזירט אויף InGaAs/InPAPD איז צוגעגרייט געוואָרן. די איינציק-פאָטאָן דעטעקשאַן עפעקטיווקייט איז געווען איבער 55% ביי 1550 נם, און די פּאָסט-פּולס וואַרשיינלעכקייט פון 7% איז דערגרייכט געוואָרן. אויף דעם באַזיס, האט די אוניווערסיטעט פון וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע פון כינע אויפגעשטעלט אַ לידאַר סיסטעם ניצן מולטי-מאָד פיברע סיימאַלטייניאַסלי קאַפּאַלד מיט אַ פריי-מאָד InGaAs APD פאָטאָדעטעקטאָר איינציק-פאָטאָן דעטעקטאָר. די עקספּערימענטאַלע ויסריכט איז געוויזן אין פיגור (c) און (d), און די דעטעקשאַן פון מולטי-שיכטע וואלקנס מיט אַ הייך פון 12 קילאָמעטער איז רעאַליזירט מיט אַ צייט רעזאָלוציע פון 1 סעקונדעס און אַ ספּיישאַל רעזאָלוציע פון 15 מעטער.
פּאָסט צייט: מאי-07-2024