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.
Viimastel aastatel on ühe{0}}fotoni tuvastamise tehnoloogia näidanud laialdasi kasutusvõimalusi paljudes valdkondades, nagu kvantturvaline side, kvantarvutus, tehisintellekt ja sõjaline tuvastamine, muutes ühe-fotonidetektorid praeguseks uurimistööks. .
Footonid neelduvad, et tekitada auk{0}}elektronipaarid ja augud sisenevad elektrivälja all olevasse korrutamispiirkonda, et käivitada laviini paljunemine.
Pooljuhtdiooddetektoritel on sisemine laviinivõimendus, kiire reageerimine, väike suurus, madal hind ja lihtne integreerimine. Need suudavad pooljuhtjahutusega saavutada umbes miinus 40 kraadise töötemperatuuri, mis teeb neist parema valiku ühe-footonidetektorite jaoks. Nende hulgas on InP/InGaAs lähi-infrapuna-ühe-fotonidetektor praegu kõige küpsem lähi-infrapuna-laviinidiood-fotodetektor. Selle üksik-toru ja massiiv on olnud kaubanduslikud tooted. Peamised jõudlusnäitajad on järgmised: ühe-fotoni tuvastamine miinus 40 kraadi juures Tõhusus ületab 30 protsenti , pimeduse loendussagedus on alla 10 kHz, järel{11}}impulsi tõenäosus on alla 5 protsendi, aeg värin on väiksem kui 100 ps ja maksimaalne loendussagedus ületab 100 MHz. Fokaaltasandi massiivi keskpunkti kaugus on 50 um ja massiivi suurus on 256 128. Kolmemõõtmelise pildistamise jaoks saab kasutada kahte pildistamismeetodit, footonite loendamist ja footonite ajastust. Praegu töötatakse kodu- ja välismaal välja ühe-fotoni fookustasandi massiive, millel on väiksem keskkaugus (25 mikronit) ja suuremad spetsifikatsioonid (suurus 320256 või rohkem). InP/InGaA-de lähi-infrapuna-ühe-fotonidetektori toodete ilmumine ja uued edusammud annavad võimaluse selliste detektorite ulatuslikuks{23}}rakenduseks.
Üksikfootoniliste detektorite arendussuund
Praegu areneb üksikute{0}}fotonidetektorite arendamine kiiresti kahel viisil: üks võimalus on pidevalt optimeerida olemasolevate InP/InGaAs SPAD-ide jõudlust väiksemate tumedate arvude ja väiksemate järelimpulsside poole. , suurem loendusmäär ja rohkem Kõrge töötemperatuur ja muud suunad. Väljakutse seisneb selles, et korrutuskihi materjalidefektid põhjustavad suuri järel-impulsiefekte, pikki surnud aegu (aeg ilma laviinideta) ja loenduskiiruse vähenemist. Praegustel tehnilistel vahenditel on teatud vastastikused piirangud: post-impulsi vähendamiseks laviinilaengu hulga vähendamisega, mis toob kaasa madala tuvastamise efektiivsuse probleemi; surnud aja pikendamisega põhjustab see madala loenduskiiruse probleemi; temperatuuri tõstmisega väheneb kinnijäämine. Kandjate eluiga põhjustab suure pimeduse loenduskiiruse probleemi. Olemasolev lahendus on kasutada integreeritud kustutusahelate väljatöötamist, et minimeerida parasiitmahtuvust ja järelimpulssi ning samal ajal veelgi parandada paljunduskihi materjalide kasvukvaliteeti.
Ühe footoni detektorite jõudluse optimeerimine ja rakendamine on lahutamatud summutusahelate toest. Ühelt poolt peab kustutusahel laviini õigeaegselt peatama, teisalt aga summutama ka seadmest ja vooluringist kostvat müra jne, et laviinisignaal eelnevalt välja tuua. Praegu, tänu seadme enda summutustakistuse või potentsiaalse barjääri integreerimisele, väliste summutusahelate monoliitsele integreerimisele ning sinusoidse värava ja erinevate summutusahelate kombinatsioonile võimaldab pimeduse loendus ja järel{0}}impulss. seade on oluliselt vähenenud ja seade on täiustatud. loendusmäär.
SPAD{0}}põhiste ühe-fotonidetektorite tööpõhimõte.
Teine võimalus on leida paljulubavamaid uusi materjale ja uusi mehhanismiseadmeid. Stimuleerivad tohutud rakendusnõudmised, uued materjalid, nagu madala-müratasemega materjalide väljatöötamine, mis põhineb madalal k-teguril, lainepikkuse pikendus madala-mõõtmelistel materjalidel, müra vähendamine, mis põhineb ionisatsiooni paljundamisel. ja suure võimendusega korrutamine, mis põhineb madala-mõõtmeliste materjalide ballistilisel transpordil. Ilmunud on uute mehhanismidega seadmed ja nende uute tehnoloogiate areng on avanud uusi suundi üksikute- müra edasiseks vähendamiseks. footonidetektorid, signaali{5}}/-müra suhte parandamine, lainepikkuste laiendamine ja seadme töötingimuste parandamine.
Lähi{0}}infrapuna-ühefotoni-detektorite olulised rakendusalad
Lähi-infrapuna-üks-fotonidetektoritel on footonite tuvastamise ülim tundlikkus ja nende tööribad on peamised ribad, mida traditsioonilised optilised kiud kasutavad, ning need on ka silmadele-ohutud ribad. Sõitmisel, 3D-pildistamisel, nõrga signaali tuvastamisel ja muudel valdkondadel on olulised rakendused.
Kui laserradar kasutab emissioonivalgusallikana 1550 nm laserit, saab inimsilma ohutuse tõttu kasutada suurema võimsusega laserit, nii et see suudab tuvastada pikema vahemaa, nii et praegune tuvastamiskaugus on 100 m kuni 200 m ja valgus lainepikkusega 1550 nm on Loomuliku valgusega keskkonnas on puhtam taustmüra, mis on mehitamata või sõidukile{4}}monteeritud lidari kasutamisel väga oluline. Eeldatakse, et 1550 nm ühe fotoni{6}}detektorite väljatöötamine soodustab märkimisväärselt mehitamata ja lidartehnoloogiate kiiret arengut.
Selles artiklis tutvustatakse ühe-fotonidetektori tehnoloogia ja sellega seotud uute InP/InGaA-del põhinevate tehnoloogiate arendamist, mille eesmärk on aidata paremini mõista ja mõista lähi-infrapuna-ühe{2}}fotoni detektoreid, laiendada oma rakendusi ning pakkuda edasist jõudluse parandamist ja arendamist. viitama.
GMKJ Technology tegeleb sügavalt tervislike ja nutikate valgusallikatega, pakkudes turule kõiki ultraviolettkiirguse UVA UVB UVC LED-i, infrapuna-IR LED VCSEL-i tooteid ja lahendusi, ning omab sadu kvaliteetseid{0}partnereid kodu- ja välismaistes riikides. turgudel, et ühiselt edendada valgustehnoloogia kasutamist tervisliku ja nutika elu loomiseks. .
