Recenti progressi inFotoDetector di valanghe ad alta sensibilità
Temperatura ambiente alta sensibilità 1550 nmRilevatore di fotodiodi a valanga
Nella banda vicina a infrarossi (SWIR), i diodi delle valanghe ad alta sensibilità ad alta velocità sono ampiamente utilizzati nella comunicazione optoelettronica e nelle applicazioni lidar. Tuttavia, l'attuale fotodiodo per valanghe vicino a infrarossi (APD) dominata dal diodo di rottura della valanga di arsenico indio di gallio (INGAAS APD) è sempre stato limitato dal rumore di ionizzazione della collisione casuale dei materiali della regione del moltiplicatore tradizionale, del fosfuro di inpum (INP) e dell'Arsenico dell'alluminio Indium (aluminio (Arsenico in Inddio Aluminum (Arsenic aluminio (Arsenico in Inddio Arsenic ( Inala), con conseguente riduzione significativa della sensibilità del dispositivo. Nel corso degli anni, molti ricercatori sono attivamente alla ricerca di nuovi materiali a semiconduttore compatibili con INGAA e processi di piattaforma optoelettronici INP e hanno prestazioni di rumore di ionizzazione a impatto ultra-bassa simili ai materiali di silicio sfuso.
L'innovativo rilevatore di fotodiodi a valanga da 1550 nm aiuta lo sviluppo di sistemi lidar
Un team di ricercatori nel Regno Unito e negli Stati Uniti ha sviluppato per la prima volta con successo un nuovo fotodettore APD di sensibilità ultra-alta 1550 nm (FotoDetector di valanghe), una svolta che promette di migliorare notevolmente le prestazioni dei sistemi lidar e di altre applicazioni optoelettroniche.
I nuovi materiali offrono vantaggi chiave
Il momento clou di questa ricerca è l'uso innovativo dei materiali. I ricercatori hanno scelto GaassB come strato di assorbimento e algaassB come strato moltiplicatore. Questo design differisce da IngAAS/INP tradizionali e offre vantaggi significativi:
1.Assb Strato di assorbimento: GaassB ha un coefficiente di assorbimento simile agli InGaAS e la transizione dallo strato di assorbimento Gaassb all'algaassB (strato moltiplicatore) è più facile, riducendo l'effetto trap e migliorando l'efficienza della velocità e dell'assorbimento del dispositivo.
2.AlgaassB Strato moltiplicatore: lo strato moltiplicatore di AlgaassB è superiore al tradizionale strato di moltiplicatore INP e INALS nelle prestazioni. Si riflette principalmente in alto guadagno a temperatura ambiente, alta larghezza di banda e rumore in eccesso ultra-basso.
Con eccellenti indicatori di prestazione
Il nuovoPhotoDetector APD(Avalanche Photodiode Detector) offre anche miglioramenti significativi nelle metriche delle prestazioni:
1. guadagno ultra-alto: il guadagno ultra-alto di 278 è stato raggiunto a temperatura ambiente e recentemente il Dr. Jin Xiao ha migliorato l'ottimizzazione e il processo della struttura e il guadagno massimo è stato aumentato a M = 1212.
2. Rumore molto basso: mostra un rumore in eccesso molto basso (f <3, guadagno m = 70; f <4, guadagno m = 100).
3. Elevata efficienza quantistica: sotto il massimo guadagno, l'efficienza quantistica è alta fino al 5935,3%. Forte stabilità della temperatura: la sensibilità alla rottura a bassa temperatura è di circa 11,83 mV/k.
Fig 1 rumore in eccesso di APDDispositivi fotograficiRispetto ad altri fotoDetector APD
Ampie prospettive di applicazione
Questo nuovo APD ha importanti implicazioni per i sistemi LIDAR e le applicazioni dei fotoni:
1.
2. Forte compatibilità: il nuovo fotoDetector APD (PhotoDetector Avalanche) è progettato per essere compatibile con le attuali piattaforme optoelettroniche del fosfuro di indio (INP), garantendo l'integrazione senza soluzione di continuità con i sistemi di comunicazione commerciale esistenti.
3. Elevata efficienza operativa: può funzionare in modo efficiente a temperatura ambiente senza meccanismi di raffreddamento complessi, semplificando la distribuzione in varie applicazioni pratiche.
Lo sviluppo di questo nuovo fotodettore APD SACM da 1550 nm (FotoDetector di valanghe) rappresenta una grande svolta sul campo, affronta i limiti chiave associati al rumore in eccesso e ai prodotti di larghezza di banda di guadagno nei tradizionali progetti di fotodetector APD (fotodetetto di valanga). Questa innovazione dovrebbe aumentare le capacità dei sistemi LIDAR, in particolare nei sistemi LIDAR senza pilota, nonché nelle comunicazioni di spazio libero.
Tempo post: gennaio-13-2025