ຄວາມກ້າວໜ້າຫຼ້າສຸດໃນເຄື່ອງກວດຈັບແສງຫິມະຖະຫຼົ່ມທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ

ຄວາມຄືບໜ້າທີ່ຜ່ານມາໃນເຄື່ອງກວດຈັບແສງຫິມະຖະຫຼົ່ມທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ

ອຸນຫະພູມຫ້ອງທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ 1550 nmເຄື່ອງກວດຈັບໂຟໂຕໄດໂອດຫິມະຖະຫຼົ່ມ

ໃນແຖບອິນຟາເຣດໃກ້ (SWIR), ໄດໂອດ avalanche ຄວາມໄວສູງທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງແມ່ນຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສື່ສານທາງອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ການນຳໃຊ້ liDAR. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໂຟໂຕໄດໂອດ avalanche ໃກ້ອິນຟາເຣດ (APD) ໃນປະຈຸບັນທີ່ຖືກຄອບງຳໂດຍໄດໂອດ avalanche breakdown ຂອງອິນດຽມແກລຽມອາເຊນິກ (InGaAs APD) ໄດ້ຖືກຈຳກັດໂດຍສຽງລົບກວນການປະທະກັນແບບສຸ່ມຂອງວັດສະດຸພາກພື້ນຕົວຄູນແບບດັ້ງເດີມ, ອິນດຽມຟອສໄຟ (InP) ແລະ ອິນດຽມອາລູມິນຽມອາເຊນິກ (InAlAs), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງອຸປະກອນຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໃນໄລຍະຫຼາຍປີທີ່ຜ່ານມາ, ນັກຄົ້ນຄວ້າຫຼາຍຄົນກຳລັງຊອກຫາວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳໃໝ່ທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຂະບວນການແພລດຟອມອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກ InGaAs ແລະ InP ແລະ ມີປະສິດທິພາບສຽງລົບກວນການປະທະກັນທີ່ມີຜົນກະທົບຕ່ຳຫຼາຍຄ້າຍຄືກັບວັດສະດຸຊິລິກອນຂະໜາດໃຫຍ່.

ເຄື່ອງກວດຈັບໂຟໂຕໄດໂອດ avalanche 1550 nm ທີ່ມີນະວັດຕະກໍາຊ່ວຍໃນການພັດທະນາລະບົບ LiDAR

ທີມນັກຄົ້ນຄວ້າໃນສະຫະລາຊະອານາຈັກ ແລະ ສະຫະລັດອາເມລິກາ ໄດ້ພັດທະນາເຄື່ອງກວດຈັບແສງ APD ທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງພິເສດ 1550 nm ໃໝ່ໄດ້ສຳເລັດເປັນຄັ້ງທຳອິດ (ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຫິມະຖະຫຼົ່ມ), ຄວາມກ້າວໜ້າອັນໃໝ່ທີ່ສັນຍາວ່າຈະປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ LiDAR ແລະ ການນຳໃຊ້ optoelectronic ອື່ນໆໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ວັດສະດຸໃໝ່ສະເໜີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສຳຄັນ

ຈຸດເດັ່ນຂອງການຄົ້ນຄວ້ານີ້ແມ່ນການນໍາໃຊ້ວັດສະດຸທີ່ມີນະວັດຕະກໍາ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເລືອກ GaAsSb ເປັນຊັ້ນດູດຊຶມ ແລະ AlGaAsSb ເປັນຊັ້ນຕົວຄູນ. ການອອກແບບນີ້ແຕກຕ່າງຈາກ InGaAs/InP ແບບດັ້ງເດີມ ແລະ ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສຳຄັນຄື:

1. ຊັ້ນດູດຊຶມ GaAsSb: GaAsSb ມີຄ່າສຳປະສິດການດູດຊຶມທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບ InGaAs, ແລະ ການຫັນປ່ຽນຈາກຊັ້ນດູດຊຶມ GaAsSb ໄປຫາ AlGaAsSb (ຊັ້ນຄູນ) ແມ່ນງ່າຍຂຶ້ນ, ຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຂອງການດັກ ແລະ ປັບປຸງຄວາມໄວ ແລະ ປະສິດທິພາບການດູດຊຶມຂອງອຸປະກອນ.

2. ຊັ້ນຕົວຄູນ AlGaAsSb: ຊັ້ນຕົວຄູນ AlGaAsSb ແມ່ນດີກ່ວາຊັ້ນຕົວຄູນ InP ແລະ InAlAs ແບບດັ້ງເດີມໃນດ້ານປະສິດທິພາບ. ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນໃນອັດຕາການຂະຫຍາຍສູງທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ແບນວິດສູງ ແລະ ສຽງລົບກວນສ່ວນເກີນຕໍ່າຫຼາຍ.

ດ້ວຍຕົວຊີ້ວັດການປະຕິບັດທີ່ດີເລີດ

ສິ່ງໃໝ່ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ APD(ເຄື່ອງກວດຈັບໂຟໂຕໄດໂອດຫິມະຖະຫຼົ່ມ) ຍັງສະເໜີການປັບປຸງທີ່ສຳຄັນໃນຕົວຊີ້ວັດປະສິດທິພາບ:

1. ການເພີ່ມກຳລັງສູງສຸດ: ການເພີ່ມກຳລັງສູງສຸດ 278 ໄດ້ບັນລຸໄດ້ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ແລະບໍ່ດົນມານີ້ ດຣ. ຈິນຊຽວ ໄດ້ປັບປຸງການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງໂຄງສ້າງ ແລະ ຂະບວນການ, ແລະ ການເພີ່ມກຳລັງສູງສຸດໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນເປັນ M=1212.

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

3. ປະສິດທິພາບດ້ານຄວອນຕຳສູງ: ພາຍໃຕ້ການເພີ່ມສູງສຸດ, ປະສິດທິພາບດ້ານຄວອນຕຳສູງເຖິງ 5935.3%. ສະຖຽນລະພາບອຸນຫະພູມທີ່ແຂງແຮງ: ຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ການແຕກຫັກທີ່ອຸນຫະພູມຕໍ່າແມ່ນປະມານ 11.83 mV/K.

ຮູບທີ 1 ສຽງລົບກວນຫຼາຍເກີນໄປຂອງ APDອຸປະກອນກວດຈັບແສງປຽບທຽບກັບເຄື່ອງກວດຈັບແສງ APD ອື່ນໆ

ໂອກາດການນຳໃຊ້ທີ່ກວ້າງຂວາງ

APD ໃໝ່ນີ້ມີຜົນສະທ້ອນທີ່ສຳຄັນຕໍ່ລະບົບ liDAR ແລະ ການນຳໃຊ້ໂຟຕອນ:

1. ປັບປຸງອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງລົບກວນ: ລັກສະນະການເພີ່ມຂຶ້ນສູງ ແລະ ສຽງລົບກວນຕໍ່າປັບປຸງອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງລົບກວນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີໂຟຕອນຕໍ່າ, ເຊັ່ນ: ການຕິດຕາມກວດກາອາຍແກັສເຮືອນແກ້ວ.

2. ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ສູງ: ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ APD ລຸ້ນໃໝ່ (ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ avalanche) ຖືກອອກແບບໃຫ້ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບແພລດຟອມອອບໂຕອີເລັກໂທຣນິກອິນດຽມຟອສໄຟ (InP) ໃນປະຈຸບັນ, ຮັບປະກັນການເຊື່ອມໂຍງທີ່ລຽບງ່າຍກັບລະບົບການສື່ສານທາງການຄ້າທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ.

3. ປະສິດທິພາບໃນການດຳເນີນງານສູງ: ມັນສາມາດດຳເນີນງານໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງໂດຍບໍ່ມີກົນໄກການເຮັດຄວາມເຢັນທີ່ສັບສົນ, ເຮັດໃຫ້ການນຳໃຊ້ງ່າຍຂຶ້ນໃນການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຕ່າງໆ.

ການພັດທະນາເຄື່ອງກວດຈັບແສງ APD SACM ຂະໜາດ 1550 nm (ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ avalanche) ລຸ້ນໃໝ່ນີ້ ເປັນຕົວແທນໃຫ້ແກ່ຄວາມກ້າວໜ້າອັນສຳຄັນໃນຂົງເຂດນີ້, ແກ້ໄຂຂໍ້ຈຳກັດທີ່ສຳຄັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຜະລິດຕະພັນສຽງລົບກວນ ແລະ ແບນວິດການຂະຫຍາຍທີ່ເກີນໃນການອອກແບບເຄື່ອງກວດຈັບແສງ APD ແບບດັ້ງເດີມ (ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ avalanche). ນະວັດຕະກຳນີ້ຄາດວ່າຈະຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມສາມາດຂອງລະບົບ liDAR, ໂດຍສະເພາະໃນລະບົບ liDAR ທີ່ບໍ່ມີຄົນຂັບ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການສື່ສານແບບອິດສະຫຼະ.