Recently, the review paper "Advances in near-infrared avalanche diode single-photon detectors" by Shi Yanli's team of Yunnan University was published in the global cutting-edge comprehensive research journal Chip. This review paper presents the development of near-infrared single-photon detectors.
Technologie detekce jednoho-fotonu ukázala v posledních letech široké možnosti uplatnění v mnoha oblastech, jako je kvantová zabezpečená komunikace, kvantové výpočty, umělá inteligence a vojenská detekce, díky čemuž se jednofotonové detektory staly aktuálním výzkumným centrem .
Fotony se pohlcují, aby vytvořily děr{0}}elektronové páry, a díry vstupují do oblasti násobení pod elektrickým polem, aby spustily lavinové množení.
Polovodičové lavinové diodové detektory mají vnitřní lavinový zisk, rychlou odezvu, malé rozměry, nízkou cenu a snadnou integraci. Díky chlazení polovodičů mohou dosáhnout pracovní teploty asi -40 stupňů, takže jsou lepší volbou pro jednofotonové detektory. Mezi nimi je InP/InGaAs blízký-infračervený-fotonový detektor v současnosti nejvyspělejším-infračerveným lavinový diodovým jednofotonovým detektorem-. Jeho jediná-trubka a pole byly komerčně využitelné produkty. Mezi hlavní ukazatele výkonu patří: detekce jednoho-fotonu při minus 40 stupních Účinnost přesahuje 30 procent, frekvence temných impulzů je menší než 10 kHz, pravděpodobnost post{11}}pulzu je menší než 5 procent, čas jitter je menší než 100ps a maximální frekvence překračuje 100MHz. Středová vzdálenost pole ohniskové roviny je 50 um a velikost pole je 256 128. Pro trojrozměrné zobrazení lze použít dvě metody zobrazování, počítání fotonů a časování fotonů. V současné době se doma i v zahraničí vyvíjejí jednofotonová pole ohniskové roviny s menší středovou vzdáleností (25 mikronů) a většími specifikacemi (velikost 320256 nebo vyšší). Vznik a nový vývoj produktů InP/InGaA v blízkosti-infračervených jednofotonových{22}}detektorů poskytuje možnost použití těchto detektorů ve velkém{23}}měřítku.
Směr vývoje jednofotonových detektorů
V současnosti se vývoj jednofotonových detektorů rychle rozvíjí především dvěma cestami: jednou z nich je průběžná optimalizace výkonu stávajících InP/InGaAs SPAD směrem k menšímu tmavému počtu, nižšímu po-pulzích , vyšší četnosti a více Vysoká pracovní teplota a další směry. Problém je v tom, že materiálové defekty v multiplikační vrstvě vedou k velkým post-impulzním efektům, dlouhým mrtvým dobám (doba bez lavin) a snížené četnosti počítání. Současné technické prostředky mají určitá vzájemná omezení: za účelem snížení post-pulzu snížením množství lavinové nálože, což vede k problému nízké účinnosti detekce; prodloužením mrtvého času vede k problému nízké četnosti čítání; zvýšením teploty se záchyt sníží. Životnost nosičů vede k problému s vysokou četností temných impulzů. Stávající řešení spočívá ve využití vývoje integrovaných zhášecích obvodů k minimalizaci parazitní kapacity a post-pulsů a současně k dalšímu zlepšení kvality růstu materiálů multiplikační vrstvy.
Optimalizace výkonu a aplikace jednofotonových detektorů jsou neoddělitelné od podpory zhášecích obvodů. Na jedné straně potřebuje zhášecí obvod zastavit lavinu včas a na druhé straně také potřebuje potlačit hluk ze zařízení a obvodu atd., aby byl předem vydán lavinový signál. V současné době díky integraci zhášecího odporu nebo potenciální bariéry samotného zařízení, prostřednictvím monolitické integrace vnějších zhášecích obvodů a prostřednictvím kombinace sinusového hradlování a různých zhášecích obvodů, počet temnot a post-puls zařízení jsou výrazně snížena a zařízení je vylepšeno. sazba počtu.
Princip fungování SPAD-jednofotonových detektorů-.
Dalším způsobem je najít slibnější nové materiály a nové mechanismy. Stimulovány obrovskými požadavky aplikací, nové materiály, jako je vývoj materiálů s nízkým{0}}šumem založeným na nízkém k{1}}faktoru, prodloužení vlnové délky na základě materiálů s nízkými-rozměry, redukce šumu na základě ionizačního multiplikačního inženýrství a násobení vysokého zisku založeného na balistickém transportu nízko-rozměrných materiálů se objevila zařízení s novými mechanismy a vývoj těchto nových technologií otevřel nové směry pro další snižování hluku jednotlivých- fotonové detektory, zlepšení poměru signálu-k-šumu, prodloužení vlnových délek a zlepšení pracovních podmínek zařízení.
Důležité oblasti použití blízkých-infračervených jednofotonových detektorů-
Blízké -infračervené jednofotonové detektory- mají maximální citlivost detekce fotonů a jejich pracovní pásma jsou hlavními pásmy používanými tradičními optickými vlákny a jsou také pásmy -bezpečnými pro oči. Řízení, 3D zobrazování, detekce slabého signálu a další oblasti mají důležité aplikace.
Když laserový radar používá jako zdroj emisního světla 1550nm laser, z důvodu bezpečnosti lidského oka lze použít laser s vyšším výkonem, aby mohl detekovat delší vzdálenost, takže aktuální detekční vzdálenost je od 100 m do 200 m a světlo s vlnovou délkou 1550 nm je Prostředí přirozeného světla má čistší šum na pozadí, což má velký význam pro aplikaci lidaru bez posádky nebo na vozidle-. Očekává se, že vývoj 1550nm jednofotonových detektorů-výrazně podpoří rychlý rozvoj bezpilotních a lidarových technologií.
Tento dokument představuje vývoj technologie jednofotonových detektorů a souvisejících nových technologií založených na InP/InGaAs, jejichž cílem je pomoci zlepšit porozumění a porozumění blízkým-infračerveným jednofotonovým detektorům-, rozšiřují své aplikace a poskytují další zlepšení výkonu a vývoj. odkazují na.
GMKJ Technology je hluboce zapojena do zdravých a inteligentních světelných zdrojů a poskytuje trhu celou řadu produktů a řešení ultrafialových UVA UVB UVC LED, infračervených IR LED VCSEL a má stovky vysoce{0}}kvalitních partnerů v tuzemsku i zahraničí trhy, aby společně podporovaly používání světelných technologií k vytvoření zdravého a chytrého života. .
