Nedavno je u globalnom sveobuhvatnom istraživačkom časopisu Chip objavljen pregledni rad "Advances in near-infrared avalanche diode single-photon detectors" shi Yanli's team of Yunnan University. Ovaj pregledni rad predstavlja razvoj blisko infracrvenih detektora sa jednim fotonom.
Posljednjih godina, tehnologija detekcije jednog fotona je pokazala široke izglede za primjenu u mnogim poljima kao što su kvantna sigurna komunikacija, kvantno izraunavanje, umjetna inteligencija i vojna detekcija, što detektore sa jednim fotonom čini trenutnom istraživačkom žarištem.
Fotoni se apsorbuju da bi se proizveli parovi rupa-elektrona, a rupe ulaze u region množenja unde električno polje kako bi pokrenuli množenje lavine.
Detektori lavine poluvodiča imaju unutrašnji dobitak od lavine, brz odgovor, malu veličinu, nisku cijenu i laku integraciju. Oni mogu postići radnu temperaturu od oko minus 40 °C kroz poluvodičko hladnjače, što ih čini boljim izborom za detektore sa jednim fotonom. Među njima, InP/InGaAs u blizini-infracrvenog detektora jedno-fotona je najzrelija skoro infracrvena dioda lavinske diode jedno-fotonski detektor u ovom trenutku. Njegova jednocijevka i niz su komercijalizirani proizvodi. Glavni pokazatelji performansi uključuju: detekciju jednog fotona na minus 40 °C Efikasnost prelazi 30%, stopa tamnog broja je manja od 10kHz, vjerojatnost nakon pulsa je manja od 5%, vrijeme treme je manje od 100ps, a maksimalna stopa broja prelazi 100MHz. Centralno udaljenost fokalnog ravninog niza je 50um, a veličina niza je 256×128. Dvije metode snimanja, brojanje fotona i fotonski tajming, mogu se koristiti za trodimenzionalno snimanje. Trenutno se razvijaju jedno-fotonski fokalni nizovi sa manjom centralnom udaljenošcu (25 mikrona) i većim specifikacijama (320×256 veličina ili više) u domovini i inostranstvu. Nastajanje i novi napredak InP/InGaAs near-infracrvenih detektora sa jednim foton proizvodima pružaju mogućnost za veliku primjenu takvih detektora.
Smjer razvoja detektora jednog fotona
Trenutno, razvoj detektora sa jednim fotonom uglavnom ubrzano napreduje duž dva puta: jedan put je kontinuirano optimizirati performanse postojećih InP/InGaAs SPAD-ova, prema manjim tamnim brojkama, nižim after-pulsevima, višim stopama broja i više Visoke temperature rada i drugim smjerovima. Izazov je da materijalni defekti u sloju množenja vode do velikih postpulsnih efekata, dugih mrtvih vremena (vremena bez lavina), i smanjene stope broja. Trenutna tehnička sredstva imaju određena međusobna ograničavanja: kako bi se smanjio postpuls, smanjenjem količine naboja od lavina, što dovodi do problema niske efikasnosti detekcije; prolongingom mrtvog vremena dovodi do problema niske stope brojanja; povećanjem temperature, zamka se smanjuje. Životni vijek nosača dovodi do problema visoke tamne stope broja. Postojeće rješenje je korištenje razvoja integrisanih sklopova za utaživanje kako bi se minimizirala parazitska kapaciteta i post-puls, a istovremeno, kako bi se dodatno poboljšao kvalitet rasta materijala množenja sloja.
Optimizacija performansi i primjena jednostrukih detektora fotona su nedvojbeni od podrške sklopova za ugašavanje. S jedne strane, sklop za ugaљavanje treba zaustaviti lavinu na vrijeme, a s druge strane, treba potisnuti i buku iz ureрaja i kola itd., kako bi unaprijed izneo signal lavine. Trenutno, kroz integraciju otpora ugušivanja ili potencijalne barijere samog uređaja, kroz monolitu integraciju vanjskih sklopova za gašenje, te kroz kombinaciju sinusoidnih vrata i različitih sklopova za gašenje, tamni broj i postpuls uređaja su značajno smanjeni, a uređaj je poboljšan. stopa brojanja.
Radni princip SPAD-baziranih detektora sa jednim fotonima.
Drugi način je pronaći obećavajuće nove materijale i nove uređaje mehanizma. Stimulisan ogromnim zahtjevima za prijavom, Novi materijali kao što su razvoj materijala niske buke zasnovani na niskom k-faktoru, proširenje talasne dužine na osnovu niskodimenzionalnih materijala, smanjenje buke na osnovu ionizacije multiplikacionog inženjeringa i visoko dobitno množenje zasnovano na balističkom transportu niskodimenzionalnih materijala, Uređaji sa novim mehanizmima, a razvoj tih novih tehnologija otvorio je nove pravce za dalje smanjenje buke detektora sa jednim fotonom, poboljšanje odnosa signala i buke, proširenje talasnih dužina, i poboljšanje uslova rada uređaja.
Važna područja primjene blisko infracrvenih detektora jedno-fotona
Skoro infracrveni detektori sa jednim fotonom imaju ultimativnu osjetljivost otkrivanja fotona, a njihovi radni bendovi su glavni bendovi koje koriste tradicionalna optička vlakna, a također su i zaštitne trake za oči. Vožnja, 3D obrada, slaba detekcija signala i druga polja imaju važne aplikacije.
Kada laserski radar koristi laser od 1550nm kao izvor svjetlosti emisije, zbog sigurnosti ljudskog oka, može se koristiti laser više snage, tako da može detektirati veću udaljenost, tako da trenutna udaljenost detekcije bude od 100m do 200m, a svjetlost s valnom dužinom od 1550nm je Prirodno svjetlosno okruženje ima čišću pozadinsku buku, što je od velikog značaja za primjenu lidara koji se montira bez posade ili vozila. Očekuje se da će razvoj detektora jedno fotona od 1550nm značajno promicati brz razvoj tehnologija bez posade i lidara.
Ovaj rad uvodi razvoj tehnologije detektora sa jednim fotonom i s tim povezanih novih tehnologija zasnovanih na InP/InGaAs,sa ciljem da pomogne u povećanju razumijevanja i razumijevanja blisko-infracrvenih detektora jedno-fotona, proširi njihove aplikacije i pruži daljnje poboljšanje performansi i razvoj. odnosi se na.
GMKJ Technology duboko se bavi zdravim i pametnim izvorima svjetlosti, pružajući tržištu pun spektar ultraljubičastih UVA UVB UVC LED, infracrvenih IR LED VCSEL proizvoda i rješenja, te ima stotine visokokvalitetnih partnera na domaćim i stranim tržištima kako bi zajednički promovirao korištenje svjetlosne tehnologije za stvaranje zdravog i pametnog života. .
