ความก้าวหน้าล่าสุดในเครื่องตรวจจับเครื่องตรวจจับความไวสูง

ความก้าวหน้าล่าสุดในเครื่องตรวจจับความไวสูง Avalanche

อุณหภูมิห้องความไวสูง 1550 นาโนเมตรAvalanche Photodiode Detector

ในแถบอินฟราเรดใกล้ (SWIR) ความไวสูงไดโอดหิมะถล่มความเร็วสูงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารแบบออพโตอิเล็กทรอนิกส์และแอปพลิเคชัน LIDAR อย่างไรก็ตามโฟโตไดโอด (APD) ที่ใกล้อินฟราเรดใกล้อินฟราเรด (APD) ซึ่งถูกครอบงำโดย Indium Gallium Avalanche Breakdown Diode (INGAAS APD) นั้นถูก จำกัด ด้วยเสียงไอออนไนซ์แบบสุ่มของวัสดุทวีคูณแบบดั้งเดิม Inalas) ส่งผลให้ความไวของอุปกรณ์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมานักวิจัยหลายคนกำลังมองหาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใหม่ที่เข้ากันได้กับกระบวนการแพลตฟอร์ม Optoelectronic IngaAs และ Inp Optoelectronic และมีประสิทธิภาพเสียงรบกวนแบบอิออไนเซชันต่ำเป็นพิเศษคล้ายกับวัสดุซิลิคอนจำนวนมาก

เครื่องตรวจจับโฟโตไดโอดหิมะถล่ม 1550 นาโนเมตรช่วยในการพัฒนาระบบ LIDAR

ทีมนักวิจัยในสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกาเป็นครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการพัฒนาความไวสูงเป็นพิเศษ 1550 นาโนเมตร APD Photodetector (Avalanche PhotoDetector) ความก้าวหน้าที่สัญญาว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ LIDAR และแอพพลิเคชั่น Optoelectronic อื่น ๆ อย่างมาก

วัสดุใหม่นำเสนอข้อได้เปรียบที่สำคัญ

จุดเด่นของการวิจัยนี้คือการใช้วัสดุที่เป็นนวัตกรรม นักวิจัยเลือก Gaassb เป็นชั้นการดูดซับและ Algaassb เป็นเลเยอร์ตัวคูณ การออกแบบนี้แตกต่างจาก IngaAs/INP แบบดั้งเดิมและนำมาซึ่งข้อดีที่สำคัญ:

1. GAASSB การดูดซับเลเยอร์: GAASSB มีค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับที่คล้ายกันกับ INGAAS และการเปลี่ยนจากชั้นการดูดซับ GAASSB เป็น AlgAASSB (ชั้นคูณ) ง่ายขึ้นการลดเอฟเฟกต์กับดักและปรับปรุงความเร็วและประสิทธิภาพการดูดซับของอุปกรณ์

2.ALGAASSB Multiplier Layer: AlgaAssb Multiplier Layer นั้นเหนือกว่า Layer Inp และ Inalas Multiplier ในประสิทธิภาพ มันสะท้อนออกมาเป็นหลักในระดับสูงที่อุณหภูมิห้องแบนด์วิดท์สูงและเสียงรบกวนส่วนเกินต่ำเป็นพิเศษ

ด้วยตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม

ใหม่APD PhotoDetector(Avalanche Photodiode Detector) ยังมีการปรับปรุงที่สำคัญในการวัดประสิทธิภาพ:

1. อัตราขยายที่สูงเป็นพิเศษ: การได้รับสูงเป็นพิเศษของ 278 ทำได้ที่อุณหภูมิห้องและเมื่อเร็ว ๆ นี้ดร. จินเสี่ยวปรับปรุงการเพิ่มประสิทธิภาพและกระบวนการและการเพิ่มขึ้นสูงสุดเป็น M = 1212

2. เสียงรบกวนต่ำมาก: แสดงเสียงรบกวนที่ต่ำมาก (f <3, รับ m = 70; f <4, รับ m = 100)

3. ประสิทธิภาพควอนตัมสูง: ภายใต้อัตราขยายสูงสุดประสิทธิภาพควอนตัมสูงถึง 5935.3% ความเสถียรของอุณหภูมิที่แข็งแกร่ง: ความไวของการสลายที่อุณหภูมิต่ำอยู่ที่ประมาณ 11.83 mV/k

รูปที่ 1 เสียงรบกวนส่วนเกินของ APDอุปกรณ์ Photodetectorเมื่อเทียบกับเครื่องถ่ายภาพ APD อื่น ๆ

โอกาสในการใช้งานที่กว้าง

APD ใหม่นี้มีความหมายที่สำคัญสำหรับระบบ LIDAR และแอพพลิเคชั่นโฟตอน:

1. อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน: ลักษณะการได้รับสูงและเสียงรบกวนต่ำช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนอย่างมีนัยสำคัญซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ไม่ดีของโฟตอนเช่นการตรวจสอบก๊าซเรือนกระจก

2. ความเข้ากันได้ที่แข็งแกร่ง: APD PhotoDetector ใหม่ (Avalanche Photodetector) ได้รับการออกแบบให้เข้ากันได้กับแพลตฟอร์ม OptoElectronics ของอินเดียมฟอสฟอรัส (INP) ในปัจจุบันเพื่อให้มั่นใจว่าการรวมระบบการสื่อสารเชิงพาณิชย์ที่มีอยู่

3. ประสิทธิภาพการปฏิบัติงานสูง: สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิห้องโดยไม่มีกลไกการระบายความร้อนที่ซับซ้อนทำให้การปรับใช้ในการใช้งานจริงง่ายขึ้น

การพัฒนาของช่างภาพ SACM APD ใหม่ 1550 นาโนเมตร (Avalanche Photodetector) แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาที่สำคัญในสนามระบุข้อ จำกัด ที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับเสียงรบกวนส่วนเกินและผลิตภัณฑ์แบนด์วิดท์ที่ได้รับในเครื่องถ่ายภาพ APD แบบดั้งเดิม นวัตกรรมนี้คาดว่าจะเพิ่มความสามารถของระบบ LiDAR โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบ LIDAR ที่ไม่มีคนขับรวมถึงการสื่อสารที่ว่างเปล่า