Maendeleo ya hivi karibuni katika vigunduzi vya mwanga vya maporomoko ya theluji vyenye unyeti mkubwa

Maendeleo ya hivi karibuni katikavigunduzi vya picha vya maporomoko ya theluji vyenye unyeti mkubwa

Unyeti wa halijoto ya juu ya chumba 1550 nmkigunduzi cha fotodiodi cha maporomoko ya theluji

Katika bendi ya karibu ya infrared (SWIR), diode za maporomoko ya theluji zenye kasi ya juu hutumika sana katika mawasiliano ya optoelectronic na matumizi ya liDAR. Hata hivyo, photodiode ya sasa ya maporomoko ya theluji yenye infrared (APD) inayotawaliwa na diode ya Indium gallium arsenic ya kuvunjika kwa maporomoko ya theluji (InGaAs APD) imekuwa ikipunguzwa kila wakati na kelele ya ioni ya mgongano isiyo ya kawaida ya vifaa vya jadi vya eneo la kuzidisha, indium fosfidi (InP) na indium alumini arsenic (InAlAs), na kusababisha kupungua kwa unyeti wa kifaa. Kwa miaka mingi, watafiti wengi wanatafuta kikamilifu vifaa vipya vya semiconductor ambavyo vinaendana na michakato ya jukwaa la optoelectronic la InGaAs na vina utendaji wa kelele wa ioni wenye athari ya chini sana sawa na vifaa vya silikoni nyingi.

Kigunduzi bunifu cha fotodiodi cha maporomoko ya theluji cha 1550 nm husaidia ukuzaji wa mifumo ya LiDAR

Timu ya watafiti nchini Uingereza na Marekani kwa mara ya kwanza imefanikiwa kutengeneza kifaa kipya cha kugundua mwangaza cha APD chenye unyeti wa hali ya juu sana cha 1550 nm (kigunduzi cha picha cha maporomoko ya theluji), mafanikio ambayo yanaahidi kuboresha sana utendaji wa mifumo ya LiDAR na programu zingine za optoelectronic.

Nyenzo mpya hutoa faida muhimu

Kivutio cha utafiti huu ni matumizi bunifu ya vifaa. Watafiti walichagua GaAsSb kama safu ya unyonyaji na AlGaAsSb kama safu ya kuzidisha. Muundo huu hutofautiana na InGaAs/InP ya kitamaduni na huleta faida kubwa:

1. Safu ya unyonyaji ya GaAsSb: GaAsSb ina mgawo sawa wa unyonyaji na InGaAs, na mpito kutoka safu ya unyonyaji ya GaAsSb hadi AlGaAsSb (safu ya kuzidisha) ni rahisi zaidi, kupunguza athari ya mtego na kuboresha kasi na ufanisi wa unyonyaji wa kifaa.

2. Safu ya kizidishi cha AlGaAsSb: Safu ya kizidishi cha AlGaAsSb ni bora kuliko safu ya kawaida ya kizidishi cha InP na InAlAs katika utendaji. Inaonyeshwa zaidi katika ongezeko kubwa kwenye halijoto ya kawaida, kipimo data cha juu na kelele ya ziada ya chini sana.

Na viashiria bora vya utendaji

MpyaKigunduzi cha picha cha APD(kigunduzi cha photodiode cha maporomoko ya theluji) pia hutoa maboresho makubwa katika vipimo vya utendaji:

1. Ongezeko la juu sana: Ongezeko la juu sana la 278 lilipatikana kwenye halijoto ya kawaida, na hivi karibuni Dkt. Jin Xiao aliboresha uboreshaji wa muundo na mchakato, na ongezeko la juu zaidi liliongezeka hadi M=1212.

2. Kelele ya chini sana: inaonyesha kelele ya ziada ya chini sana (F < 3, ongezeko M = 70; F < 4, ongezeko M = 100).

3. Ufanisi mkubwa wa quantum: chini ya ongezeko la juu zaidi, ufanisi wa quantum ni wa juu kama 5935.3%. Utulivu mkubwa wa halijoto: unyeti wa kuvunjika kwa joto la chini ni takriban 11.83 mV/K.

Mchoro 1 Kelele nyingi ya APDvifaa vya kugundua pichaikilinganishwa na kigunduzi kingine cha picha cha APD

Matarajio mapana ya matumizi

APD hii mpya ina athari muhimu kwa mifumo ya liDAR na programu za fotoni:

1. Uwiano ulioboreshwa wa ishara-kwa-kelele: Sifa za ongezeko kubwa na kelele ya chini huboresha kwa kiasi kikubwa uwiano wa ishara-kwa-kelele, ambao ni muhimu kwa matumizi katika mazingira yasiyo na fotoni, kama vile ufuatiliaji wa gesi chafu.

2. Utangamano imara: Kigunduzi kipya cha picha cha APD (kigunduzi cha picha cha maporomoko ya theluji) kimeundwa ili kuendana na majukwaa ya sasa ya optoelectronics ya indium fosfidi (InP), kuhakikisha muunganiko usio na mshono na mifumo iliyopo ya mawasiliano ya kibiashara.

3. Ufanisi mkubwa wa uendeshaji: Inaweza kufanya kazi kwa ufanisi kwenye halijoto ya kawaida bila mifumo tata ya kupoeza, na kurahisisha uwekaji katika matumizi mbalimbali ya vitendo.

Ukuzaji wa kigunduzi hiki kipya cha picha cha SACM APD cha 1550 nm (kigunduzi cha picha cha maporomoko ya theluji) unawakilisha mafanikio makubwa katika uwanja huu, Hushughulikia vikwazo muhimu vinavyohusiana na kelele nyingi na bidhaa za kipimo data cha faida katika miundo ya kitamaduni ya kigunduzi cha picha cha APD (kigunduzi cha picha cha maporomoko ya theluji). Ubunifu huu unatarajiwa kuongeza uwezo wa mifumo ya liDAR, haswa katika mifumo ya liDAR isiyo na rubani, pamoja na mawasiliano ya nafasi huru.