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.
Pastaraisiais metais pavienių{0}}fotonų aptikimo technologija buvo plačiai pritaikyta daugelyje sričių, pvz., kvantinio saugaus ryšio, kvantinio skaičiavimo, dirbtinio intelekto ir karinio aptikimo, todėl pavieniai{1}}fotonų detektoriai tapo dabartiniu mokslinių tyrimų tašku. .
Fotonai sugeriami, kad susidarytų skylių{0}}elektronų poros, o skylės patenka į dauginimo sritį po elektriniu lauku, kad sukeltų lavinų dauginimąsi.
Puslaidininkinių lavinų diodų detektoriai turi vidinį lavinos padidėjimą, greitą atsaką, mažą dydį, mažą kainą ir lengvą integravimą. Naudojant puslaidininkinį šaldymą, jie gali pasiekti maždaug minus 40 laipsnių darbinę temperatūrą, todėl jie yra geresnis pasirinkimas vieno-fotonų detektoriams. Tarp jų InP/InGaAs artimųjų Jo vienas-vamzdis ir masyvas buvo komercializuoti produktai. Pagrindiniai našumo rodikliai yra: vieno-fotono aptikimas esant minus 40 laipsnių; efektyvumas viršija 30 procentų , tamsos skaičiavimo dažnis yra mažesnis nei 10 kHz, post{11}}impulso tikimybė yra mažesnė nei 5 procentai, laikas virpėjimas yra mažesnis nei 100 ps, o didžiausias skaičiavimo dažnis viršija 100 MHz. Židinio plokštumos matricos atstumas nuo centro yra 50 um, o matricos dydis yra 256 128. Trimačiui vaizdavimui galima naudoti du vaizdavimo metodus – fotonų skaičiavimą ir fotonų laiką. Šiuo metu namuose ir užsienyje kuriamos vieno-fotono židinio plokštumos matricos su mažesniu atstumu nuo centro (25 mikronai) ir didesnėmis specifikacijomis (320256 dydžio ar daugiau). InP/InGaAs arti-infraraudonųjų spindulių vieno-fotonų detektorių produktų atsiradimas ir nauja pažanga suteikia galimybę plačiai{23}}pritaikyti tokius detektorius.
Vienfotonų detektorių kūrimo kryptis
Šiuo metu pavienių{0}}fotonų detektorių kūrimas iš esmės sparčiai vystosi dviem kryptimis: vienas iš būdų yra nuolat optimizuoti esamų InP/InGaAs SPAD veikimą, siekiant mažesnio tamsumo skaičiaus, mažesnio po-impulsų , didesni skaičiavimo rodikliai ir daugiau Aukšta darbo temperatūra ir kitos kryptys. Iššūkis yra tas, kad dėl medžiagų defektų dauginimo sluoksnyje atsiranda didelis post-impulsas, ilgas mirties laikas (laikas be lavinų) ir sumažėja skaičiavimo dažnis. Dabartinės techninės priemonės turi tam tikrų abipusių apribojimų: siekiant sumažinti post-pulsą, mažinant lavinos krūvį, o tai sukelia mažo aptikimo efektyvumo problemą; pailginus negyvos laiką, tai sukelia mažo skaičiavimo greičio problemą; padidinus temperatūrą, sumažėja įstrigimas. Nešiklių eksploatavimo laikas sukelia didelio tamsaus skaičiavimo greičio problemą. Esamas sprendimas yra naudoti integruotų gesinimo grandinių kūrimą, kad būtų sumažinta parazitinė talpa ir post-impulsas, o kartu ir toliau gerinama dauginamojo sluoksnio medžiagų augimo kokybė.
Vieno fotono detektorių veikimo optimizavimas ir taikymas yra neatsiejami nuo gesinimo grandinių palaikymo. Viena vertus, gesinimo grandinė turi laiku sustabdyti laviną, kita vertus, ji taip pat turi slopinti triukšmą iš įrenginio ir grandinės ir pan., kad iš anksto išvestų lavinos signalą. Šiuo metu integruojant paties įrenginio gesinimo varžą arba potencialų barjerą, monolitiškai integruojant išorines gesinimo grandines ir derinant sinusoidines blokavimo bei skirtingas gesinimo grandines, tamsus skaičius ir post{0}}pulsas prietaisas yra žymiai sumažintas, o įrenginys patobulintas. skaičiavimo norma.
SPAD{0}}pagrįstų vieno-fotonų detektorių veikimo principas.
Kitas būdas – rasti perspektyvesnių naujų medžiagų ir naujų mechanizmų įtaisų. Stimuliuojamas didžiulių taikymo poreikių, naujų medžiagų, tokių kaip mažo-triukšmo medžiagų kūrimas, pagrįstas mažu k-faktoriumi, bangos ilgio išplėtimas, pagrįstas mažo-matmens medžiagomis, triukšmo mažinimas, pagrįstas jonizacijos dauginimo inžinerija. , ir didelio stiprinimo dauginimas, pagrįstas balistiniu mažų-matmenų medžiagų transportavimu. Atsirado įrenginiai su naujais mechanizmais, o šių naujų technologijų plėtra atvėrė naujas kryptis, kaip toliau mažinti vieno- triukšmą. fotonų detektoriai, pagerinantys signalo -ir-triukšmo santykį, išplečiant bangų ilgį ir gerinant įrenginio darbo sąlygas.
Svarbios artimųjų -infraraudonųjų{1}}fotonų detektorių taikymo sritys
Arti{0}}infraraudonųjų spindulių pavienių Vairavimas, 3D vaizdavimas, silpno signalo aptikimas ir kitos sritys turi svarbių pritaikymų.
Kai lazerinis radaras kaip spinduliuotės šviesos šaltinį naudoja 1550 nm lazerį, dėl žmogaus akies saugumo gali būti naudojamas didesnės galios lazeris, kad būtų galima aptikti didesnį atstumą, kad dabartinis aptikimo atstumas būtų nuo 100 m iki 200 m, o šviesa, kurios bangos ilgis yra 1550 nm. Natūralios šviesos aplinka turi švaresnį foninį triukšmą, o tai labai svarbu taikant nepilotuojamą ar transporto priemonėje{4}}montuojamą lidarą. Tikimasi, kad 1550 nm pavienių fotonų detektorių sukūrimas žymiai paskatins sparčią nepilotuojamų ir lidaro technologijų plėtrą.
Šiame dokumente pristatoma pavienių išplėsti savo taikomąsias programas ir toliau gerinti bei tobulinti našumą. atsižvelgti į.
„GMKJ Technology“ aktyviai užsiima sveikų ir išmaniųjų šviesos šaltinių kūrimu, tiekdama rinkai visą spektrą ultravioletinių UVA UVB UVC LED, infraraudonųjų spindulių IR LED VCSEL produktų ir sprendimų, taip pat turi šimtus aukštos kokybės{0}partnerių vidaus ir užsienio šalyse. rinkas kartu skatinti šviesos technologijų naudojimą kuriant sveiką ir protingą gyvenimą. .
