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欧宝体育app客户端:近红表单光子探测器繁荣综述

发表时间:2022-09-26 08:41:57 来源:欧宝体育app下载地址 作者:欧宝体育nba 浏览次数:54次

  近年来,单光子探测技艺正在量子保密通讯、量子打算、人为智能、军事探测等多个范畴浮现了空阔的使用远景,使得单光子探测器成为当下的一个探讨热门。

  半导体雪崩二极管探测器因为内部具备雪崩增益,反响疾、体积幼、本钱低、易于集成,通过半导体例冷即可竣工约零下40℃的事情温度,成为单光子探测器的一个对比好的抉择。此中InP/InGaAs近红表单光子探测器是目前起色最为成熟的近红表雪崩二极管单光子探测器,其单管和阵列都竣工了贸易化产物,首要的功能目标网罗:正在零下40℃单光子探测结果胜过30%,暗计数率低于10kHz,后脉冲概率低于5%,年华发抖低于100ps,最大计数率胜过100MHz。焦平面阵列中央距50um、阵列规格256×128,可采用光子计数和光子计时两种成像格式实行三维成像。目前国表里正正在研发更幼中央距(25微米)、更大规格的单光子焦平面阵列(320×256规格或以上)。InP/InGaAs近红表单光子探测器产物的显现和新进步为这类探测器的界限使用供应了或许。

  目前,单光子探测器研发首要沿着两条旅途火速推动:一条旅途是不休优化现有InP/InGaAs SPAD的功能,向着更幼的暗计数、更低的后脉冲、更高的计数率和更高的事情温度等偏向起色。存正在的离间是倍增层里的原料缺陷导致后脉冲效应大、死年华长(不产生雪崩的年华)、计数率消重。目前的技艺妙技存正在必定的互相限造逆境:为了消重后脉冲,通过消重雪崩电荷量,导致了探测结果低的题目;通过伸长死年华,导致了计数率低的题目;通过升高温度,减幼俘获载流子的寿命,导致了暗计数率高的题目。现有的管理方式是借帮集成淬灭电途的起色,最阵势部消重寄生电容和后脉冲, 与此同时, 进一步升高倍增层原料的发展质料。

  单光子探测器的功能优化和使用离不开淬灭电途的撑持。淬灭电途一方面须要实时阻止雪崩,别的一方面还须要克造来自器件和电途等的噪声,把雪崩信号提前出来。目前通过器件本身集成淬灭电阻或势垒,通过表部淬灭电途的单片集成化,通过正弦门控和区别淬灭电途的组合,明显地消重了器件的暗计数、后脉冲,升高了器件的计数率。

  另一条旅途是寻找更有起色远景的新原料、新机理器件。正在巨量使用需求的刺激下,基于低k因子的低噪声原料开采、基于低维原料的扩展波长、基于离化倍增工程消重噪声、基于低维原料弹道输运竣工高增益倍增等新原料、新机理器件应运而生,这些新技艺的起色为进一步消重单光子探测器的噪声、升高信噪比、拓展波长和革新器件事情条款拓荒了新的偏向。

  近红表单光子探测用拥有光子探测的极限精巧度,其事情波段是古板光纤利用的首要波段,同时又是人眼平和波段,以是,近红表单光子探测器正在量子保密通讯、激光雷达、无人驾驶、三维成像、微幼信号检测等范畴拥有紧急的使用。

  激光雷达采用1550nm的激光动作发射光源时,因为对人眼的平和性,能够利用更大功率的激光,从而能探测更远隔断,使目前的探测隔断从100m到200m,别的波长1550nm的光正在天然光境况下拥有更明净的布景噪声,这看待无人驾驶或车载激光雷达的使用都拥有紧急的旨趣,能够预期1550nm单光子探测器的起色将明显胀励无人驾驶以及激光雷达技艺的火速起色。

  该文对基于InP/InGaAs的单光子探测器技艺和联系的新技艺起色实行先容,旨正在帮帮填补对近红表单光子探测器的明晰和明白,扩展其使用,为进一步的功能擢升和起色供应参考。

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