సింగిల్ ఫోటాన్ InGaAs ఫోటోడిటెక్టర్

ఒకే ఫోటాన్InGaAs ఫోటోడిటెక్టర్

LiDAR యొక్క వేగవంతమైన అభివృద్ధితో,కాంతి గుర్తింపుఆటోమేటిక్ వెహికల్ ట్రాకింగ్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ కోసం ఉపయోగించే సాంకేతికత మరియు రేంజింగ్ టెక్నాలజీకి కూడా అధిక అవసరాలు ఉంటాయి, సాంప్రదాయ తక్కువ కాంతి డిటెక్షన్ టెక్నాలజీలో ఉపయోగించే డిటెక్టర్ యొక్క సున్నితత్వం మరియు సమయ రిజల్యూషన్ వాస్తవ అవసరాలను తీర్చలేవు. సింగిల్ ఫోటాన్ అనేది కాంతి యొక్క అతి చిన్న శక్తి యూనిట్, మరియు సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్షన్ సామర్థ్యం ఉన్న డిటెక్టర్ తక్కువ కాంతి డిటెక్షన్‌కు అంతిమ సాధనం. InGaAsతో పోలిస్తేAPD ఫోటోడిటెక్టర్InGaAs APD ఫోటోడిటెక్టర్ ఆధారిత సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్టర్లు అధిక ప్రతిస్పందన వేగం, సున్నితత్వం మరియు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల, దేశ విదేశాలలో InGaAs APD ఫోటోడిటెక్టర్ సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్లపై అనేక పరిశోధనలు జరిగాయి.

ఇటలీలోని మిలన్ విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు ఒకే ఫోటాన్ యొక్క తాత్కాలిక ప్రవర్తనను అనుకరించడానికి మొదట రెండు-డైమెన్షనల్ నమూనాను అభివృద్ధి చేశారు.హిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్1997లో, సింగిల్ ఫోటాన్ అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క తాత్కాలిక లక్షణాల సంఖ్యాత్మక అనుకరణ ఫలితాలను అందించారు. ఆ తర్వాత 2006లో, పరిశోధకులు MOCVDని ఉపయోగించి ఒక సమతల జ్యామితీయ నమూనాను తయారుచేశారు.InGaAs APD ఫోటోడిటెక్టర్పరావర్తన పొరను తగ్గించడం మరియు విజాతీయ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని పెంచడం ద్వారా సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్షన్ సామర్థ్యాన్ని 10%కి పెంచిన సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్. 2014లో, జింక్ వ్యాపన పరిస్థితులను మరింత మెరుగుపరచడం మరియు నిలువు నిర్మాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా, సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్టర్ 30% వరకు అధిక డిటెక్షన్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు సుమారు 87 ps టైమింగ్ జిట్టర్‌ను సాధించింది. 2016లో, SANZARO M మరియు ఇతరులు InGaAs APD ఫోటోడిటెక్టర్ సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్టర్‌ను ఒక మోనోలిథిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ రెసిస్టర్‌తో అనుసంధానించారు, డిటెక్టర్ ఆధారంగా ఒక కాంపాక్ట్ సింగిల్-ఫోటాన్ కౌంటింగ్ మాడ్యూల్‌ను రూపొందించారు మరియు అవలాంచ్ ఛార్జ్‌ను గణనీయంగా తగ్గించే ఒక హైబ్రిడ్ క్వెంచ్ పద్ధతిని ప్రతిపాదించారు, తద్వారా పోస్ట్-పల్స్ మరియు ఆప్టికల్ క్రాస్‌టాక్‌ను తగ్గించి, టైమింగ్ జిట్టర్‌ను 70 psకి తగ్గించారు. అదే సమయంలో, ఇతర పరిశోధనా బృందాలు కూడా InGaAs APDపై పరిశోధనలు చేపట్టాయి.ఫోటోడిటెక్టర్సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్. ఉదాహరణకు, ప్రిన్స్‌టన్ లైట్‌వేవ్ ప్లానార్ నిర్మాణంతో InGaAs/InPAPD సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్‌ను రూపొందించి, దానిని వాణిజ్యపరంగా ఉపయోగంలోకి తెచ్చింది. షాంఘై ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నికల్ ఫిజిక్స్, జింక్ డిపాజిట్లను తొలగించి, కెపాసిటివ్ బ్యాలెన్స్‌డ్ గేట్ పల్స్ మోడ్‌ను ఉపయోగించి APD ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క సింగిల్-ఫోటాన్ పనితీరును పరీక్షించింది. ఈ పరీక్షలో 1.5 MHz పల్స్ ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద 3.6 × 10⁻⁴/ns పల్స్ డార్క్ కౌంట్‌ను సాధించింది. జోసెఫ్ పి మరియు ఇతరులు విస్తృత బ్యాండ్‌గ్యాప్‌తో మేసా నిర్మాణం గల InGaAs APD ఫోటోడిటెక్టర్ సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్‌ను రూపొందించారు మరియు డిటెక్షన్ సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేయకుండా తక్కువ డార్క్ కౌంట్‌ను పొందడానికి శోషక పొర పదార్థంగా InGaAsPను ఉపయోగించారు.

InGaAs APD ఫోటోడిటెక్టర్ సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్ యొక్క ఆపరేటింగ్ మోడ్ ఫ్రీ ఆపరేషన్ మోడ్, అంటే, ఒక అవలాంచ్ సంభవించిన తర్వాత APD ఫోటోడిటెక్టర్ పరిధీయ సర్క్యూట్‌ను క్వెంచ్ చేయాలి మరియు కొంత సమయం తర్వాత పునరుద్ధరించుకోవాలి. క్వెంచింగ్ ఆలస్యం సమయం యొక్క ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి, దీనిని స్థూలంగా రెండు రకాలుగా విభజించారు: ఒకటి, క్వెంచింగ్‌ను సాధించడానికి పాసివ్ లేదా యాక్టివ్ క్వెంచింగ్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించడం, ఉదాహరణకు ఆర్. థ్యూ మొదలైనవారు ఉపయోగించిన యాక్టివ్ క్వెంచింగ్ సర్క్యూట్. పటం (ఎ), (బి) అనేది ఎలక్ట్రానిక్ నియంత్రణ మరియు యాక్టివ్ క్వెంచింగ్ సర్క్యూట్ మరియు APD ఫోటోడిటెక్టర్‌తో దాని కనెక్షన్ యొక్క సరళీకృత రేఖాచిత్రం, ఇది గేటెడ్ లేదా ఫ్రీ రన్నింగ్ మోడ్‌లో పనిచేయడానికి అభివృద్ధి చేయబడింది, ఇది గతంలో గుర్తించని పోస్ట్-పల్స్ సమస్యను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. అంతేకాకుండా, 1550 nm వద్ద డిటెక్షన్ సామర్థ్యం 10% మరియు పోస్ట్-పల్స్ సంభావ్యత 1% కంటే తక్కువకు తగ్గించబడింది. రెండవది, బయాస్ వోల్టేజ్ స్థాయిని నియంత్రించడం ద్వారా వేగవంతమైన క్వెంచింగ్ మరియు పునరుద్ధరణను సాధించడం. ఇది అవలాంచ్ పల్స్ యొక్క ఫీడ్‌బ్యాక్ నియంత్రణపై ఆధారపడనందున, క్వెంచింగ్ యొక్క ఆలస్య సమయం గణనీయంగా తగ్గుతుంది మరియు డిటెక్టర్ యొక్క గుర్తింపు సామర్థ్యం మెరుగుపడుతుంది. ఉదాహరణకు, LC కమాండర్ మరియు ఇతరులు గేటెడ్ మోడ్‌ను ఉపయోగిస్తారు. InGaAs/InPAPD ఆధారంగా ఒక గేటెడ్ సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్టర్ తయారు చేయబడింది. 1550 nm వద్ద సింగిల్-ఫోటాన్ గుర్తింపు సామర్థ్యం 55% కంటే ఎక్కువగా ఉంది, మరియు 7% పోస్ట్-పల్స్ సంభావ్యత సాధించబడింది. దీని ఆధారంగా, చైనాలోని సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విశ్వవిద్యాలయం, మల్టీ-మోడ్ ఫైబర్‌ను ఫ్రీ-మోడ్ InGaAs APD ఫోటోడిటెక్టర్ సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్టర్‌తో ఏకకాలంలో అనుసంధానించి ఒక liDAR వ్యవస్థను స్థాపించింది. ప్రయోగాత్మక పరికరాలు పటం (c) మరియు (d) లలో చూపబడ్డాయి, మరియు 12 కి.మీ. ఎత్తు గల బహుళ-పొరల మేఘాల గుర్తింపు 1 సెకను కాల రిజల్యూషన్ మరియు 15 మీటర్ల ప్రాదేశిక రిజల్యూషన్‌తో సాధ్యమైంది.