Seneste fremskridt inden forAvalanche -fotodetektorer med høj følsomhed
Stuetemperatur høj følsomhed 1550 nmAvalanche Photodiode Detector
I det nær infrarøde (SWIR) bånd er højhastighedsdioder med høj følsomhed i vid udstrækning brugt i optoelektronisk kommunikation og LIDAR -applikationer. Imidlertid har den nuværende nær-infrarøde lavinefotodiode (APD) domineret af indium gallium arsenisk lavinebrydningsdiode (INGAAS APD) altid været begrænset af den tilfældige kollisionsioniseringsstøj fra traditionelle multiplikatorområde materialer, indiumphosphid (INP) og indium aluminum arsenisk ( Inalas), hvilket resulterer i en betydelig reduktion i enhedens følsomhed. I årenes løb er mange forskere aktivt på udkig efter nye halvledermaterialer, der er kompatible med INGAA'er og INP-optoelektroniske platformprocesser og har ultra-lav påvirkningsioniseringsstøjpræstation svarende til bulk-siliciummaterialer.
Den innovative 1550 nm Avalanche Photodiode Detector hjælper udviklingen af LIDAR -systemer
Et team af forskere i Storbritannien og De Forenede Stater har for første gang udviklet en ny ultrahøj følsomhed 1550 nm APD-fotodetektor (Avalanche -fotodetektor), et gennembrud, der lover at forbedre ydelsen af LIDAR -systemer og andre optoelektroniske applikationer i høj grad.
Nye materialer tilbyder vigtige fordele
Højdepunktet i denne forskning er den innovative brug af materialer. Forskerne valgte GaassB som absorptionslaget og algaassb som multiplikatorlaget. Dette design adskiller sig fra traditionelle INGAA'er/INP og bringer betydelige fordele:
1.GAASSB Absorptionslag: GAASSB har en lignende absorptionskoefficient som IngaAs, og overgangen fra GAASSB -absorptionslag til AlgaAssb (multiplikatorlag) er lettere, hvilket reducerer fældeeffekten og forbedrer enhedens hastighed og absorptionseffektivitet.
2.algaassb Multiplikatorlag: AlgaAssb Multiplikatorlag er bedre end traditionelt Inp- og Inalas -multiplikatorlag i ydeevne. Det afspejles hovedsageligt i høj forstærkning ved stuetemperatur, høj båndbredde og ultra-lav overskydende støj.
Med fremragende præstationsindikatorer
Den nyeAPD -fotodetektor(Avalanche Photodiode Detector) tilbyder også betydelige forbedringer i ydelsesmetrics:
1. ultrahøj gevinst: Den ultrahøjgevinst på 278 blev opnået ved stuetemperatur, og for nylig forbedrede Dr. Jin Xiao strukturoptimering og -processen, og den maksimale forstærkning blev forøget til M = 1212.
2. meget lav støj: viser meget lav overskydende støj (F <3, forstærk M = 70; F <4, Gain M = 100).
3. høj kvanteeffektivitet: Under den maksimale forstærkning er kvanteeffektiviteten så høj som 5935,3%. Stærk temperaturstabilitet: Opdelingsfølsomhed ved lav temperatur er ca. 11,83 mV/k.
Fig. 1 Overskydende støj fra APDPhotodetector -enhedersammenlignet med anden APD -fotodetektor
Brede ansøgningsudsigter
Denne nye APD har vigtige konsekvenser for LIDAR -systemer og fotonapplikationer:
1. Forbedret signal-til-støjforhold: De høje forstærknings- og lave støjegenskaber forbedrer signifikant signal-til-støjforholdet, hvilket er kritisk for anvendelser i foton-dårlige miljøer, såsom overvågning af drivhusgas.
2. Stærk kompatibilitet: Den nye APD -fotodetektor (Avalanche Photodetector) er designet til at være kompatibel med aktuelle indiumphosphid (INP) optoelektronikplatforme, hvilket sikrer problemfri integration med eksisterende kommercielle kommunikationssystemer.
3. høj driftseffektivitet: Det kan fungere effektivt ved stuetemperatur uden komplekse kølemekanismer, hvilket forenkler implementeringen i forskellige praktiske anvendelser.
Udviklingen af denne nye 1550 nm SACM APD -fotodetektor (Avalanche Photodetector) repræsenterer et vigtigt gennembrud i marken, adresserer nøglebegrænsninger forbundet med overskydende støj og forstærkning af båndbreddeprodukter i traditionelle APD -fotodetektor (Avalanche Photodetector) design. Denne innovation forventes at øge kapaciteterne i LIDAR-systemer, især i ubemandede LIDAR-systemer, såvel som fri-rum-kommunikation.
Posttid: Jan-13-2025