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.
V zadnjih letih je tehnologija za odkrivanje enojnih{0}}fotonov pokazala široke možnosti uporabe na številnih področjih, kot so kvantno varna komunikacija, kvantno računalništvo, umetna inteligenca in vojaško zaznavanje, zaradi česar so detektorji enojnih{1}}fotonov trenutna raziskovalna točka. .
Fotoni se absorbirajo, da ustvarijo pare elektronov z luknjami-, luknje pa vstopijo v območje množenja pod električnim poljem, da sprožijo plazovito množenje.
Polprevodniški detektorji plazovnih diod imajo notranje lavinsko ojačenje, hiter odziv, majhnost, nizke stroške in enostavno integracijo. S polprevodniškim hlajenjem lahko dosežejo delovno temperaturo približno minus 40 stopinj, zaradi česar so boljša izbira za detektorje posameznih-fotonov. Med njimi je InP/InGaAs blizu-infrardeči enojni-detektor trenutno najbolj dozorel blizu-infrardeče plazovne diode-detektor enojnih fotonov. Njegova enojna-cev in niz sta komercializirani izdelki. Glavni kazalniki učinkovitosti vključujejo: zaznavanje enega-fotona pri minus 40 stopinj Učinkovitost presega 30 odstotkov, hitrost temnega štetja je manjša od 10 kHz, verjetnost post{11}}impulza je manjša od 5 odstotkov, čas tresenje je manjše od 100ps, največja hitrost štetja pa presega 100MHz. Osrednja razdalja goriščnoravninskega niza je 50 um, velikost matrike pa 256128. Za tridimenzionalno slikanje-lahko uporabite dve slikovni metodi, štetje fotonov in časovno merjenje fotonov. Trenutno se doma in v tujini razvijajo enofotonski goriščnoravninski nizi z manjšo sredinsko razdaljo (25 mikronov) in večjimi specifikacijami (velikost 320256 ali več). Pojav in nov napredek InP/InGaAs blizu-infrardečih enojnih-produktov z enojnimi fotonskimi detektorji zagotavljata možnost za obsežno-uporabo takšnih detektorjev.
Smer razvoja enofotonskih detektorjev
Trenutno razvoj detektorjev enojnih{0}}fotonov v glavnem hitro napreduje po dveh poteh: ena pot je nenehno optimiziranje delovanja obstoječih SPAD-ov InP/InGaAs, v smeri manjših temnih številk, nižjih po{1}}impulzov , višje stopnje štetja in več Visoka delovna temperatura in druge smeri. Izziv je v tem, da materialne napake v sloju množenja vodijo do velikih post-impulznih učinkov, dolgih mrtvih časov (čas brez plazov) in zmanjšanih stopenj štetja. Trenutna tehnična sredstva imajo določene medsebojne omejitve: za zmanjšanje post-impulza z zmanjšanjem količine plazovnega naboja, kar vodi v problem nizke učinkovitosti detekcije; s podaljševanjem mrtvega časa vodi do problema nizke stopnje štetja; z zvišanjem temperature se ujetost zmanjša. Življenjska doba nosilcev vodi v problem visoke hitrosti temnega štetja. Obstoječa rešitev je uporaba razvoja integriranih gasilnih vezij za minimiziranje parazitske kapacitivnosti in post-impulza ter hkrati za nadaljnje izboljšanje kakovosti rasti materialov za množenje plasti.
Optimizacija zmogljivosti in uporaba detektorjev z enim fotonom sta neločljivi od podpore vezjem za gašenje. Po eni strani mora gasilno vezje pravočasno ustaviti plaz, po drugi strani pa mora tudi zadušiti hrup iz naprave in vezja itd., da bi vnaprej sprožil signal plazu. Trenutno z integracijo gasilnega upora ali potencialne pregrade same naprave, z monolitno integracijo zunanjih tokokrogov za gašenje ter s kombinacijo sinusoidnih vrat in različnih tokokrogov za gašenje, temno štetje in post-pulz naprava bistveno zmanjšana, naprava pa izboljšana. štetje.
Načelo delovanja SPAD{0}}tehnih{1}} detektorjev enojnih fotonov.
Drug način je iskanje bolj obetavnih novih materialov in novih mehanizmov. Zaradi velikih zahtev po aplikacijah so novi materiali, kot so nizki-razvoj materialov z nizkim k-faktorjem, razširitev valovne dolžine na podlagi nizko-dimenzionalnih materialov, zmanjšanje hrupa na podlagi inženiringa ionizacijskega množenja , in množenjem visokega dobitka, ki temelji na balističnem transportu nizko-materialov, so se pojavile naprave z novimi mehanizmi, razvoj teh novih tehnologij pa je odprl nove smeri za nadaljnje zmanjševanje hrupa posameznih- detektorji fotonov, izboljšanje razmerja med signalom{5}}in-šumom, podaljšanje valovnih dolžin in izboljšanje delovnih pogojev naprave.
Pomembna področja uporabe blizu{0}}infrardečih-detektorjev posameznih fotonov
Detektorji bližnjega{0}}infrardečega enojnega-fotona imajo največjo občutljivost zaznavanja fotonov, njihovi delovni pasovi pa so glavni pasovi, ki jih uporabljajo tradicionalna optična vlakna, in so tudi za oči{2}}varni pasovi. Vožnja, 3D slikanje, zaznavanje šibkega signala in druga področja imajo pomembne aplikacije.
Ko laserski radar uporablja 1550nm laser kot vir svetlobe, se zaradi varnosti človeškega očesa lahko uporabi laser z večjo močjo, tako da lahko zazna daljšo razdaljo, tako da je trenutna razdalja zaznavanja od 100 m do 200 m, svetloba z valovno dolžino 1550 nm pa je. Naravno svetlobno okolje ima čistejši hrup v ozadju, kar je zelo pomembno za uporabo brezpilotnega ali{4}}vozila nameščenega lidarja. Pričakuje se, da bo razvoj 1550 nm detektorjev enojnih-fotonov pomembno spodbudil hiter razvoj brezpilotnih in lidarskih tehnologij.
Ta članek predstavlja razvoj tehnologije enega-detektorja fotonov in s tem povezanih novih tehnologij, ki temeljijo na InP/InGaAs, z namenom pomagati povečati razumevanje in razumevanje bližnjih-infrardečih detektorjev enojnih-fotonov, razširijo svoje aplikacije in zagotovijo nadaljnje izboljšanje in razvoj zmogljivosti. nanašati se na.
GMKJ Technology se poglobljeno ukvarja z zdravimi in pametnimi viri svetlobe, ki trgu ponuja celotno paleto ultravijoličnih UVA UVB UVC LED, infrardečih IR LED VCSEL izdelkov in rešitev ter ima na stotine visoko-kakovostnih partnerjev v domačih in tujih državah. trgi, da skupaj spodbujajo uporabo svetlobne tehnologije za ustvarjanje zdravega in pametnega življenja. .
