Nýlegar framfarir í snjóflóðaljósskynjurum með mikilli næmni

Nýlegar framfarir íSnjóflóðaljósnemar með mikilli næmni

Hár næmi við stofuhita 1550 nmsnjóflóðaljósdíóðuskynjari

Í nær-innrauða sviðinu (SWIR) eru næmar, hraðvirkar snjóflóðadíóður mikið notaðar í ljósfræðilegum samskiptum og liDAR forritum. Hins vegar hefur núverandi nær-innrauða snjóflóðadíóða (APD), sem einkennist af indíum-gallíum-arsen snjóflóðadíóðu (InGaAs APD), alltaf verið takmörkuð af handahófskenndum jónunarhávaða frá hefðbundnum margföldunarsvæðisefnum, indíumfosfíði (InP) og indíum-ál-arseni (InAlAs), sem hefur leitt til verulegrar minnkunar á næmi tækisins. Í gegnum árin hafa margir vísindamenn verið að leita virkt að nýjum hálfleiðaraefnum sem eru samhæf InGaAs og InP ljósfræðilegum ferlum og hafa afar lágan jónunarhávaða, svipaðan og kísillefni í lausu.

Snjóflóðaljósnemi með mikilli næmni, snjóflóðaljósdíóðaskynjari, snjóflóðaljósnemi, APD ljósnemi, ljósnematæki, APD ljósnemi, APD ljósnemi með mikilli næmni

Nýstárlegi 1550 nm snjóflóðaljósdíóðuskynjarinn hjálpar til við þróun LiDAR-kerfa

Rannsakendahópur í Bretlandi og Bandaríkjunum hefur í fyrsta skipti þróað nýjan, afar næman 1550 nm APD ljósnema (snjóflóðaljósnemi), bylting sem lofar góðu um að bæta til muna afköst LiDAR-kerfa og annarra ljósfræðilegra forrita.

 

Ný efni bjóða upp á mikilvæga kosti

Hápunktur þessarar rannsóknar er nýstárleg notkun efna. Rannsakendurnir völdu GaAsSb sem frásogslag og AlGaAsSb sem margföldunarlag. Þessi hönnun er frábrugðin hefðbundnu InGaAs/InP og hefur í för með sér verulega kosti:

1. GaAsSb frásogslag: GaAsSb hefur svipaðan frásogsstuðul og InGaAs, og umskipti frá GaAsSb frásogslagi yfir í AlGaAsSb (margföldunarlag) eru auðveldari, sem dregur úr gildruáhrifum og bætir hraða og frásogsnýtni tækisins.

2. AlGaAsSb margföldunarlag: AlGaAsSb margföldunarlagið er betra en hefðbundið InP og InAlAs margföldunarlag hvað varðar afköst. Þetta birtist aðallega í mikilli ávinningi við stofuhita, mikilli bandvídd og afar litlum umframhávaða.

 

Með framúrskarandi afkastavísum

Hið nýjaAPD ljósnemi(snjóflóðaljósdíóðuskynjari) býður einnig upp á verulegar úrbætur í afköstum:

1. Mjög mikil ávinningur: Mjög mikil ávinningur upp á 278 náðist við stofuhita og nýlega bætti Dr. Jin Xiao uppbyggingu og ferlið og hámarksávinningurinn var aukinn í M=1212.

2. Mjög lítið suð: sýnir mjög lítið umframsuð (F < 3, hagnaður M = 70; F<4, hagnaður M=100).

3. Mikil skammtanýtni: Við hámarkshagnað er skammtanýtnin allt að 5935,3%. Sterk hitastigsstöðugleiki: bilunarnæmi við lágt hitastig er um 11,83 mV/K.

Mynd 1 Of mikil hávaði frá APDljósnematækisamanborið við aðra APD ljósnema

Víðtækar notkunarmöguleikar

Þessi nýja APD hefur mikilvægar afleiðingar fyrir liDAR kerfi og ljóseindaforrit:

1. Bætt hlutfall merkis og hávaða: Mikil ávinningur og lágt hávaði bæta hlutfall merkis og hávaða verulega, sem er mikilvægt fyrir notkun í ljóseindasnauðu umhverfi, svo sem eftirlit með gróðurhúsalofttegundum.

2. Sterk samhæfni: Nýi APD ljósneminn (snjóflóðaljósneminn) er hannaður til að vera samhæfur núverandi indíumfosfíð (InP) ljósfræðilegum rafeindakerfum, sem tryggir óaðfinnanlega samþættingu við núverandi viðskiptasamskiptakerfi.

3. Mikil rekstrarhagkvæmni: Það getur starfað á skilvirkan hátt við stofuhita án flókinna kælikerfa, sem einfaldar notkun í ýmsum hagnýtum tilgangi.

 

Þróun þessa nýja 1550 nm SACM APD ljósnema (snjóflóðaljósnema) er bylting á þessu sviði. Hann fjallar um lykiltakmarkanir sem tengjast óhóflegum hávaða og aukinni bandvídd í hefðbundnum APD ljósnemahönnunum (snjóflóðaljósnema). Þessi nýjung er væntanlega til að auka getu liDAR kerfa, sérstaklega í ómönnuðum liDAR kerfum, sem og fjarskipti í frírými.


Birtingartími: 13. janúar 2025