เมื่อเร็ว ๆ นี้เอกสารการทบทวนวรรณกรรม "ความก้าวหน้าในเครื่องตรวจจับไดโอดเดี่ยวหิมะถล่มใกล้อินฟราเรด" โดยทีมของ Shi Yanli ของมหาวิทยาลัยยูนนานได้รับการตีพิมพ์ในวารสารการวิจัยที่ครอบคลุมที่ทันสมัยทั่วโลก Chip เอกสารทบทวนนี้นําเสนอการพัฒนาเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวอินฟราเรดใกล้
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเทคโนโลยีการตรวจจับโฟตอนเดี่ยวได้แสดงให้เห็นถึงโอกาสในการใช้ในวงกว้างในหลายสาขาเช่นการสื่อสารที่ปลอดภัยควอนตัมคอมพิวเตอร์ควอนตัมปัญญาประดิษฐ์และการตรวจจับทางทหารทําให้เครื่องตรวจจับโฟตอนเดียวเป็นฮอตสปอตการวิจัยในปัจจุบัน
โฟตอนจะถูกดูดซึมเพื่อผลิตคู่อิเล็กตรอนหลุมและหลุมเข้าสู่พื้นที่คูณ unde สนามไฟฟ้าเพื่อเรียกการคูณหิมะถล่ม
เครื่องตรวจจับไดโอดหิมะถล่มเซมิคอนดักเตอร์มีกําไรจากหิมะถล่มภายในการตอบสนองที่รวดเร็วขนาดเล็กต้นทุนต่ําและการรวมที่ง่าย พวกเขาสามารถบรรลุอุณหภูมิการทํางานประมาณลบ 40 °Cผ่านเครื่องทําความเย็นเซมิคอนดักเตอร์ทําให้พวกเขาเป็นทางเลือกที่ดีกว่าสําหรับเครื่องตรวจจับโฟตอนเดียว ในหมู่พวกเขาเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยว InP / InGaAs อินฟราเรดใกล้เป็นเครื่องตรวจจับไดโอดหิมะถล่มใกล้อินฟราเรดที่โตเต็มที่ที่สุดในปัจจุบัน หลอดเดี่ยวและอาร์เรย์เป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก ได้แก่ : การตรวจจับโฟตอนเดี่ยวที่ลบ 40 °C ประสิทธิภาพเกิน 30% อัตราการนับมืดน้อยกว่า 10kHz ความน่าจะเป็นหลังชีพจรน้อยกว่า 5% การกระวนกระวายใจเวลาน้อยกว่า 100ps และอัตราการนับสูงสุดเกิน 100MHz ระยะศูนย์กลางของอาร์เรย์ระนาบโฟกัสคือ 50um และขนาดอาร์เรย์คือ 256×128 สองวิธีการถ่ายภาพ, นับโฟตอนและเวลาโฟตอน, สามารถนํามาใช้สําหรับการถ่ายภาพสามมิติของ ในปัจจุบันอาร์เรย์ระนาบโฟกัสโฟตอนเดี่ยวที่มีระยะศูนย์เล็กกว่า (25 ไมครอน) และข้อกําหนดที่ใหญ่กว่า (320×256 ขนาดขึ้นไป) กําลังได้รับการพัฒนาทั้งในและต่างประเทศ การเกิดขึ้นและความคืบหน้าใหม่ของผลิตภัณฑ์เครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวอินฟราเรด InP / InGaAs ให้ความเป็นไปได้สําหรับการใช้งานขนาดใหญ่ของเครื่องตรวจจับดังกล่าว
ทิศทางการพัฒนาของเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยว
ในปัจจุบันการพัฒนาเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวส่วนใหญ่จะก้าวหน้าอย่างรวดเร็วตามสองเส้นทาง: เส้นทางหนึ่งคือการเพิ่มประสิทธิภาพการทํางานของ InP / InGaAs SPADs ที่มีอยู่อย่างต่อเนื่องไปสู่จํานวนที่มืดที่เล็กลงหลังชีพจรที่ต่ํากว่าอัตราการนับที่สูงขึ้นและอุณหภูมิในการทํางานสูงและทิศทางอื่น ๆ ความท้าทายคือข้อบกพร่องของวัสดุในชั้นการคูณนําไปสู่ผลกระทบหลังชีพจรขนาดใหญ่เวลาตายนาน (เวลาโดยไม่มีหิมะถล่ม) และอัตราการนับที่ลดลง วิธีการทางเทคนิคในปัจจุบันมีข้อ จํากัด ร่วมกันบางอย่าง: เพื่อลดการเต้นของชีพจรหลังชีพจรโดยการลดปริมาณของประจุหิมะถล่มซึ่งนําไปสู่ปัญหาของประสิทธิภาพการตรวจจับต่ํา โดยการยืดเวลาตายจะนําไปสู่ปัญหาของอัตราการนับต่ํา; โดยการเพิ่มอุณหภูมิการดักจับจะลดลง อายุการใช้งานของผู้ให้บริการนําไปสู่ปัญหาอัตราการนับมืดสูง วิธีการแก้ปัญหาที่มีอยู่คือการใช้การพัฒนาวงจรดับแบบบูรณาการเพื่อลดความจุปรสิตและหลังชีพจรและในเวลาเดียวกันเพื่อปรับปรุงคุณภาพการเติบโตของวัสดุชั้นคูณ
การเพิ่มประสิทธิภาพและการประยุกต์ใช้เครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวนั้นแยกออกจากการสนับสนุนของวงจรดับไม่ได้ ในอีกด้านหนึ่งวงจรดับจําเป็นต้องหยุดหิมะถล่มในเวลาและในทางกลับกันก็จําเป็นต้องระงับเสียงรบกวนจากอุปกรณ์และวงจร ฯลฯ เพื่อดึงสัญญาณหิมะถล่มออกมาล่วงหน้า ในปัจจุบันผ่านการรวมความต้านทานการดับหรืออุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นของอุปกรณ์ผ่านการรวมเสาหินของวงจรดับภายนอกและผ่านการรวมกันของตะแกรงไซน์และวงจรดับที่แตกต่างกันจํานวนมืดและหลังชีพจรของอุปกรณ์จะลดลงอย่างมีนัยสําคัญและอุปกรณ์ได้รับการปรับปรุง อัตราการนับ
หลักการทํางานของเครื่องตรวจจับภาพเดี่ยวที่ใช้ SPAD
อีกวิธีหนึ่งคือการหาวัสดุใหม่ที่มีแนวโน้มมากขึ้นและอุปกรณ์กลไกใหม่ กระตุ้นโดยความต้องการการใช้งานขนาดใหญ่, วัสดุใหม่เช่นการพัฒนาวัสดุที่มีเสียงรบกวนต่ําขึ้นอยู่กับปัจจัย k ต่ํา, การขยายความยาวคลื่นบนพื้นฐานของวัสดุที่มีมิติต่ํา, ลดเสียงรบกวนบนพื้นฐานของวิศวกรรมการคูณไอออไนซ์, และการคูณกําไรสูงบนพื้นฐานของการขนส่งขีปนาวุธของวัสดุที่มีมิติต่ํา, อุปกรณ์ที่มีกลไกใหม่ได้เกิดขึ้น, และการพัฒนาของเทคโนโลยีใหม่เหล่านี้ได้เปิดขึ้นทิศทางใหม่สําหรับการลดเสียงรบกวนของเครื่องตรวจจับโฟตอนเดียว, ปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนขยายความยาวคลื่นและปรับปรุงสภาพการทํางานของอุปกรณ์
พื้นที่การใช้งานที่สําคัญของเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวอินฟราเรดใกล้
เครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวอินฟราเรดใกล้อินฟราเรดมีความไวสูงสุดของการตรวจจับโฟตอนและแถบทํางานของพวกเขาเป็นแถบหลักที่ใช้โดยเส้นใยแสงแบบดั้งเดิมและยังเป็นแถบที่ปลอดภัยต่อดวงตา การขับขี่การถ่ายภาพ 3 มิติการตรวจจับสัญญาณที่อ่อนแอและสาขาอื่น ๆ มีการใช้งานที่สําคัญ
เมื่อเรดาร์เลเซอร์ใช้เลเซอร์ 1550nm เป็นแหล่งกําเนิดแสงที่ปล่อยออกมาเนื่องจากความปลอดภัยของดวงตามนุษย์สามารถใช้เลเซอร์พลังงานที่สูงขึ้นเพื่อให้สามารถตรวจจับระยะทางที่ไกลขึ้นเพื่อให้ระยะตรวจจับปัจจุบันอยู่ระหว่าง 100 ม. ถึง 200 ม. และแสงที่มีความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตรคือสภาพแวดล้อมแสงธรรมชาติมีเสียงรบกวนพื้นหลังที่สะอาดขึ้น ซึ่งมีความสําคัญอย่างยิ่งสําหรับการประยุกต์ใช้ฝาปิดที่ไม่มีคนขับหรือติดยานพาหนะ คาดว่าการพัฒนาเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวขนาด 1550nm จะส่งเสริมการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีไร้คนขับและ lidar
เอกสารฉบับนี้นําเสนอการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวและเทคโนโลยีใหม่ที่เกี่ยวข้องโดยใช้ InP / InGaAs โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อช่วยเพิ่มความเข้าใจและความเข้าใจเกี่ยวกับเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวอินฟราเรดใกล้ขยายการใช้งานและให้การปรับปรุงและพัฒนาประสิทธิภาพต่อไป บ่งถึง
เทคโนโลยี GMKJ มีส่วนร่วมอย่างลึกซึ้งในแหล่งกําเนิดแสงที่ดีต่อสุขภาพและชาญฉลาดให้ตลาดมีรังสีอัลตราไวโอเลต UVA UVB UVC LEDC LED และโซลูชั่นอินฟราเรด IR LED VCSEL และมีพันธมิตรคุณภาพสูงหลายร้อยรายในตลาดภายในประเทศและต่างประเทศเพื่อร่วมกันส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีแสงเพื่อสร้างชีวิตที่มีสุขภาพดีและชาญฉลาด .
