Recently, the review paper "Advances in near-infrared avalanche diode single-photon detectors" by Shi Yanli's team of Yunnan University was published in the global cutting-edge comprehensive research journal Chip. This review paper presents the development of near-infrared single-photon detectors.
בשנים האחרונות, טכנולוגיית -זיהוי פוטונים בודדים הראתה אפשרויות יישום רחבות בתחומים רבים כגון תקשורת קוונטית מאובטחת, מחשוב קוונטי, בינה מלאכותית וזיהוי צבאי, מה שהופך את גלאי הפוטונים הבודדים למוקד מחקר עדכני .
פוטונים נספגים כדי ליצור צמדי אלקטרונים- של חורים, וחורים נכנסים לאזור הכפל מתחת לשדה החשמלי כדי להפעיל כפל של מפולת.
לגלאי דיודות מפולת מוליכים למחצה יש רווח פנימי של מפולת, תגובה מהירה, גודל קטן, עלות נמוכה ושילוב קל. הם יכולים להשיג טמפרטורת עבודה של בערך מינוס 40 מעלות באמצעות קירור מוליכים למחצה, מה שהופך אותם לבחירה טובה יותר עבור גלאי פוטון בודדים-. ביניהם, InP/InGaAs גלאי פוטון בודד-לסמוך-אינפרא אדום הוא גלאי הפוטון הבודד-הבגר ביותר כיום. הצינור והמערך היחיד- שלו היו מוצרים ממוסחרים. מדדי הביצועים העיקריים כוללים:-זיהוי פוטון בודד במינוס 40 מעלות היעילות עולה על 30 אחוז, קצב ספירת החושך הוא פחות מ-10kHz, ההסתברות לפוסט{11}}לפולס היא פחות מ-5 אחוזים, הזמן ריצוד הוא פחות מ-100ps, וקצב הספירה המרבי עולה על 100MHz. מרחק המרכז של מערך מישור המוקד הוא 50um, וגודל המערך הוא 256128. ניתן להשתמש בשתי שיטות הדמיה, ספירת פוטון ותזמון פוטון, להדמיה תלת-ממדית-. כיום, מערכי מישור מוקד פוטוני בודד- עם מרחק מרכז קטן יותר (25 מיקרון) ומפרטים גדולים יותר (גודל 320256 ומעלה) מפותחים בבית ומחוצה לה. ההופעה וההתקדמות החדשה של מוצרי InP/InGaAs ליד-אינפרא אדום יחיד-לגלאי פוטון מספקים את האפשרות ליישום-בקנה מידה גדול של גלאים כאלה.
כיוון פיתוח של גלאי פוטון בודד
נכון לעכשיו, הפיתוח של גלאי פוטון בודדים-מתקדם בעיקר במהירות לאורך שני נתיבים: נתיב אחד הוא אופטימיזציה מתמדת של הביצועים של InP/InGaAs SPADs קיימים, לקראת ספירות כהות קטנות יותר, נמוכות יותר לאחר-פולסים , שיעורי ספירה גבוהים יותר ועוד טמפרטורת עבודה גבוהה וכיוונים אחרים. האתגר הוא שפגמים חומריים בשכבת הכפל מובילים להשפעות דופק גדולות-, זמני מת ארוכים (זמן ללא מפולות), וקצבי ספירה מופחתים. לאמצעים הטכניים הנוכחיים יש אילוצים הדדיים מסוימים: על מנת להפחית את הדופק של-הפוסט, על ידי הפחתת כמות מטען המפולת, מה שמוביל לבעיה של יעילות זיהוי נמוכה; על ידי הארכת זמן המתה, זה מוביל לבעיה של קצב ספירה נמוך; על ידי הגדלת הטמפרטורה, הלכידה מצטמצמת. משך החיים של הנשאים מוביל לבעיה של ספירת כהה גבוהה. הפתרון הקיים הוא להשתמש בפיתוח של מעגלי מרווה משולבים כדי למזער קיבול טפילי ופוסט-דופק, ובמקביל, לשפר עוד יותר את איכות הצמיחה של חומרי שכבת הכפל.
אופטימיזציית הביצועים והיישום של גלאי פוטון בודדים אינם ניתנים להפרדה מהתמיכה של מעגלי מרווה. מצד אחד, מעגל הכיבוי צריך לעצור את המפולת בזמן, ומצד שני הוא צריך גם לדכא את הרעש מהמכשיר והמעגל וכו' כדי להוציא את אות המפולת מראש. נכון לעכשיו, באמצעות שילוב של התנגדות כיבוי או מחסום פוטנציאלי של המכשיר עצמו, באמצעות אינטגרציה מונוליטית של מעגלי מרווה חיצוניים, ובאמצעות השילוב של שער סינוסואידאלי ומעגלי כיבוי שונים, ספירת החשכה ודופק הפוסט- של המכשיר מופחת משמעותית, והמכשיר משופר. שיעור ספירה.
עקרון העבודה של גלאי פוטון בודדים-מבוססים-SPAD.
דרך נוספת היא למצוא חומרים חדשים ומבטיחים יותר והתקני מנגנון חדשים. מעוררים על ידי דרישות יישום עצומות, חומרים חדשים כגון פיתוח חומרים-נמוכים המבוססים על ק-פקטור נמוך, הארכת אורך גל המבוססת על חומרים-נמוכים, הפחתת רעש המבוססת על הנדסת כפל יינון , וכפל רווח גבוה המבוסס על הובלה בליסטית של חומרים-נמוכים, צצו מכשירים עם מנגנונים חדשים, ופיתוח הטכנולוגיות החדשות הללו פתח כיוונים חדשים להפחתת הרעש של יחיד- גלאי פוטון, שיפור יחסי האות-ל-רעש, הארכת אורכי הגל ושיפור תנאי העבודה של המכשיר.
אזורי יישום חשובים של גלאי פוטון בודדים- קרובים-אינפרא אדום
לגלאי פוטון בודדים-אינפרא אדום קרובים-יש את הרגישות האולטימטיבית של זיהוי פוטון, והרצועות הפועלות שלהם הן הפסים העיקריים המשמשים סיבים אופטיים מסורתיים, והם גם פסים בטוחים לעין. לנהיגה, הדמיה תלת מימדית, זיהוי אות חלש ושדות אחרים יש יישומים חשובים.
כאשר מכ"ם הלייזר משתמש בלייזר 1550nm כמקור אור פליטת, בשל בטיחות העין האנושית, ניתן להשתמש בלייזר בעל עוצמה גבוהה יותר, כך שיוכל לזהות מרחק ארוך יותר, כך שמרחק הזיהוי הנוכחי הוא מ-100 מטר ועד 200 מ', והאור עם אורך גל של 1550 ננומטר הוא. לסביבת האור הטבעי יש רעשי רקע נקיים יותר, שיש לו משמעות רבה עבור היישום של לידר בלתי מאויש או-רכוב על כלי רכב. צפוי שפיתוחם של גלאי פוטון בודדים-בגודל 1550 ננומטר יקדם משמעותית את הפיתוח המהיר של טכנולוגיות בלתי מאוישות ולידאר.
מאמר זה מציג את הפיתוח של טכנולוגיית גלאי פוטון בודדים- וטכנולוגיות חדשות קשורות המבוססות על InP/InGaAs, במטרה לעזור להגביר את ההבנה וההבנה של גלאי פוטון בודדים-לקרביים אינפרא אדום-, להרחיב את היישומים שלהם ולספק שיפור ופיתוח ביצועים נוספים. מתייחס.
טכנולוגיית GMKJ עוסקת עמוקות במקורות אור בריאים וחכמים, מספקת לשוק מגוון שלם של מוצרים ופתרונות אולטרה סגול UVA UVB UVC LED, אינפרא אדום IR LED VCSEL מוצרים ופתרונות, ויש לה מאות שותפים באיכות גבוהה- בארץ ובחו"ל שווקים כדי לקדם במשותף את השימוש בטכנולוגיית אור ליצירת חיים בריאים וחכמים. .
