ຄວາມກ້າວຫນ້າທີ່ຜ່ານມາໃນເຄື່ອງກວດຈັບພາບ avalanche ຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ

ຄວາມກ້າວຫນ້າທີ່ຜ່ານມາໃນເຄື່ອງກວດຈັບພາບ avalanche ຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ

ອຸນຫະພູມຫ້ອງຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ 1550 nmເຄື່ອງກວດຈັບ photodiode avalanche

ໃນແຖບອິນຟາເຣດໃກ້ໆ (SWIR), ຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ ໄດໂອດ avalanche ຄວາມໄວສູງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສື່ສານ optoelectronic ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ liDAR. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ປະຈຸບັນ photodiode avalanche avalanche ໃກ້ infrared (APD) ຄອບງໍາໂດຍ indium gallium arsenic avalanche diode breakdown (InGaAs APD) ສະເຫມີໄດ້ຖືກຈໍາກັດໂດຍສຽງ ionization collision ແບບສຸ່ມຂອງວັດສະດຸພາກພື້ນ multiplier ພື້ນເມືອງ, indium phosphide (InP) ແລະ indium ອາລູມິນຽມ arsensitivity), a ທີ່ສໍາຄັນ reduction (ໃນອາຊິດອາລູມິນຽມ indium ໄດ້). ອຸປະກອນ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າຈໍານວນຫຼາຍກໍາລັງຊອກຫາອຸປະກອນ semiconductor ໃຫມ່ທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຂະບວນການແພລະຕະຟອມ InGaAs ແລະ InP optoelectronic ແລະມີຜົນກະທົບຕ່ໍາສຸດຂອງ ionization ສິ່ງລົບກວນທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບວັດສະດຸ silicon ຫຼາຍ.

ນະວັດຕະກໍາ 1550 nm ເຄື່ອງກວດຈັບ photodiode avalanche ຊ່ວຍພັດທະນາລະບົບ LiDAR

ທີມນັກວິໄຈໃນສະຫະລາຊະອານາຈັກ ແລະ ສະຫະລັດອາເມຣິກາ ໄດ້ສຳເລັດການພັດທະນາເຄື່ອງກວດຈັບພາບຄວາມອ່ອນໄຫວສູງສຸດ 1550 nm APD photodetector (ເຄື່ອງກວດຈັບພາບຫິມະ avalanche), ການພັດທະນາທີ່ສັນຍາວ່າຈະປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ LiDAR ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ optoelectronic ອື່ນໆຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ວັດສະດຸໃຫມ່ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນ

ຈຸດເດັ່ນຂອງການຄົ້ນຄວ້ານີ້ແມ່ນການນໍາໃຊ້ນະວັດກໍາຂອງວັດສະດຸ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເລືອກ GaAsSb ເປັນຊັ້ນດູດຊຶມ ແລະ AlGaAsSb ເປັນຊັ້ນຄູນ. ການອອກແບບນີ້ແຕກຕ່າງຈາກ InGaAs / InP ແບບດັ້ງເດີມແລະນໍາເອົາຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນ:

1.GaAsSb ຊັ້ນດູດຊຶມ: GaAsSb ມີຄ່າສໍາປະສິດການດູດຊຶມທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບ InGaAs, ແລະການຫັນປ່ຽນຈາກຊັ້ນການດູດຊຶມ GaAsSb ໄປສູ່ AlGaAsSb (ຊັ້ນຄູນ) ແມ່ນງ່າຍຂຶ້ນ, ຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຂອງດັກແລະປັບປຸງຄວາມໄວແລະການດູດຊຶມຂອງອຸປະກອນ.

ຊັ້ນຕົວຄູນ 2.AlGaAsSb: ຊັ້ນຕົວຄູນ AlGaAsSb ແມ່ນເໜືອກວ່າຊັ້ນຄູນ InP ແລະ InAlAs ແບບດັ້ງເດີມໃນການປະຕິບັດ. ມັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງການໄດ້ຮັບສູງໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ແບນວິດສູງແລະສຽງເກີນຕ່ໍາສຸດ.

ມີຕົວຊີ້ວັດການປະຕິບັດທີ່ດີເລີດ

ໃຫມ່ເຄື່ອງກວດຈັບພາບ APD(ເຄື່ອງກວດຈັບ photodiode avalanche) ຍັງສະຫນອງການປັບປຸງທີ່ສໍາຄັນໃນ metrics ປະສິດທິພາບ:

1. ການເພີ່ມສູງພິເສດ: ການໄດ້ຮັບສູງສຸດຂອງ 278 ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ແລະບໍ່ດົນມານີ້ທ່ານດຣ Jin Xiao ໄດ້ປັບປຸງການເພີ່ມປະສິດທິພາບໂຄງສ້າງແລະຂະບວນການ, ແລະການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສູງສຸດແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນເປັນ M = 1212.

2. ສຽງລົບກວນຕໍ່າຫຼາຍ: ສະແດງສຽງເກີນຕໍ່າຫຼາຍ (F< 3, ເພີ່ມ M = 70; F<4, ເພີ່ມ M = 100).

3. ປະສິດທິພາບ quantum ສູງ: ພາຍໃຕ້ການໄດ້ຮັບສູງສຸດ, ປະສິດທິພາບ quantum ແມ່ນສູງເຖິງ 5935.3%. ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມທີ່ແຂງແຮງ: ຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງການແຕກຫັກຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຕໍ່າແມ່ນປະມານ 11.83 mV/K.

Fig 1 ສຽງດັງເກີນຂອງ APDອຸປະກອນກວດຈັບພາບເມື່ອປຽບທຽບກັບເຄື່ອງກວດຈັບ APD ອື່ນໆ

ຄວາມສົດໃສດ້ານຄໍາຮ້ອງສະຫມັກກວ້າງ

APD ໃຫມ່ນີ້ມີຜົນກະທົບທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບລະບົບ liDAR ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ photon:

1. ປັບປຸງອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງລົບກວນ: ລັກສະນະການຮັບສຽງສູງ ແລະສຽງຕ່ຳໄດ້ປັບປຸງອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງລົບກວນ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສໍາຄັນສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ບໍ່ດີເຊັ່ນ: ການຕິດຕາມອາຍແກັສເຮືອນແກ້ວ.

2. ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ທີ່ເຂັ້ມແຂງ: APD photodetector ໃຫມ່ (avalanche photodetector) ໄດ້ຖືກອອກແບບໃຫ້ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບແພລະຕະຟອມ optoelectronics indium phosphide (InP) ໃນປະຈຸບັນ, ຮັບປະກັນການເຊື່ອມໂຍງ seamless ກັບລະບົບການສື່ສານການຄ້າທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ.

3. ປະສິດທິພາບການເຮັດວຽກສູງ: ມັນສາມາດປະຕິບັດງານໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງໂດຍບໍ່ມີກົນໄກການເຮັດຄວາມເຢັນທີ່ຊັບຊ້ອນ, ເຮັດໃຫ້ການໃຊ້ງານງ່າຍໃນການປະຕິບັດຕ່າງໆ.

ການພັດທະນາຂອງ 1550 nm SACM APD photodetector ໃຫມ່ນີ້ (avalanche photodetector) ເປັນຕົວແທນຂອງ breakthrough ທີ່ສໍາຄັນໃນພາກສະຫນາມ, ແກ້ໄຂຂໍ້ຈໍາກັດທີ່ສໍາຄັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບສິ່ງລົບກວນເກີນແລະໄດ້ຮັບແບນວິດຜະລິດຕະພັນໃນແບບດັ້ງເດີມ APD photodetector (avalanche photodetector) ການອອກແບບ. ນະວັດຕະກໍານີ້ຄາດວ່າຈະເພີ່ມຄວາມສາມາດຂອງລະບົບ liDAR, ໂດຍສະເພາະໃນລະບົບ liDAR ທີ່ບໍ່ມີຄົນຂັບ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການສື່ສານຊ່ອງຫວ່າງ.