Velká fotocitlivá oblast Ingaas APD, typy, pracovní princip, funkce, aplikace

Ingaas APD znamenáIndium gallium arsenid lavina Photodiode- Vysoce citlivý fotodetektor určený k detekci nízkých hladin světla, zejména ve spektru téměř infračerveného (NIR) (obvykle 900–1700 nm). AVelká fotocitlivá oblastIngaas APD se týká zařízení s větší aktivní oblastí, která může shromažďovat více světla a zlepšit účinnost detekce, zejména u aplikací, kde je příchozí světlo rozptýlené nebo se pevně zaměřuje.

TypyVelká fotocitlivá oblast Ingaas APDS

Standardní velkou oblast Ingaas APD

Obvykle s aktivními oblastmi od několika stovek mikronů do několika milimetrů.

Používá se pro aplikace vyžadující vysokou detekci optického výkonu nebo širokého pole.

Vrchol spojený s velkými plochami Ingaas APD

Integrováno s vstupem optických vláken pro efektivní spojení světla z optiky vlákna.

Běžné v systémech telekomunikačního a optického snímání.

Lineární režim APD

Pracuje s mírným ziskem a zachovává linearitu mezi optickým vstupem a elektrickým výstupem.

Vhodné pro analogovou optickou detekci.

Geigerový režim APD

Pracuje v režimu digitálního fotonového počítání (detekce jednoho fototonu) s velmi vysokým ziskem.

Používá se pro ultra citlivou detekci, např., Lidar a kvantová komunikace.

Více element nebo pole velké oblasti APD

Skládá se z více prvků APD uspořádaných v poli pro zvětšení detekční oblasti a prostorové rozlišení.

Používá se při zobrazování a pokročilém snímání.

Pracovní princip

Základy fotodiody:

Ingaas APD jsou polovodičová zařízení s PN křižovatkou navrženou tak, aby absorbovaly fotony primárně v téměř infračerveném spektru.

Když fotony vstupují do aktivní oblasti, generují páry elektronových děr (fotoazéry).

Nališení laviny:

Na diodě je aplikováno vysoké napětí s vysokým zpětným zkreslením a vytváří silné elektrické pole poblíž křižovatky.

Toto pole zrychluje nosiče generované foto, což způsobuje nárazovou ionizaci a generuje sekundární nosiče.

Výsledkem tohoto lavinového procesuvnitřní zisk- Násobení fotoproudu.

Velká fotocitlivá oblast:

Větší aktivní oblast znamená, že lze zachytit více fotonů, což zlepšuje citlivost pro rozostřené nebo široké osvětlení.

Větší plocha se však může zvýšitTmavý proudakapacitance, což musí být spravováno v designu.

Výstupní signál:

Multifikovaný fotoproud je přeměněn na elektrický signál úměrný optickému výkonu dopadajícího.

Vlineární režim, výstupní proud je úměrný intenzitě světla časy zisk.

VGeigerový režim, zařízení vydává digitální impulsy odpovídající detekovaným fotonům.

Funkce

Citlivá detekce blízkého infračerveného světla:Efektivně detekuje světlo NIR, kde jsou silikonové fotodiody méně citlivé.

Amplifikace optického signálu:Interní zisk zvyšuje slabé optické signály pro snadnější elektronické zpracování.

Sbírka světla široké oblasti:Velká fotocitlivá oblast umožňuje detekci světla na větší velikosti botu nebo méně zaměřené paprsky.

Vysokorychlostní odezva:Rychlé doby odezvy vhodné pro vysokorychlostní datovou komunikaci.

Detekce nízkého šumu:Navrženo tak, aby minimalizovalo zdroje šumu, jako je tmavý proud a přebytečný šum z lavinové násobení.

Počítání fotonů (režim Geiger):Umožňuje detekci extrémně slabých optických signálů na jednotlivé fotony.

Aplikace

Komunikace z optických vláken

Používá se jako přijímače pro detekci signálů v 1,3 um a 1,55 um telekomunikačních oken.

Zařízení pro velké plochy umožňují snadnější spojení s multimodovými vlákny nebo optikou volného prostoru.

Lidar (detekce a rozsah světla)

Kritické pro detekci slabých odrážejících signálů v autonomních vozidlech, dronech a mapovacích systémech.

Velká plocha pomáhá shromažďovat rozptýlenější světlo a zlepšovat rozsah detekce.

Reflektorometrie optické časové domény (OTDR)

Používá se pro testování a diagnostiku kabelů z optických vláken detekcí odrážených signálů z defektů nebo spojů vláken.

Kvantová komunikace a kvantová kryptografie

Geigerový režim APD s velkými aktivními plochami detekujte jednotlivé fotony pro bezpečné kvantové distribuce klíčů (QKD).

Spektroskopie a snímání

Detekuje světlo NIR pro chemické a biologické snímání, detekci plynu a monitorování životního prostředí.

Lékařské zobrazování a diagnostika

Téměř infračervené zobrazovací systémy, jako je optická koherenční tomografie (OCT) a fluorescenční zobrazování.

Vojenský a letecký průmysl

Používá se v optické komunikaci a aplikacích pro dálkové snímání ve volném prostoru, kde je nezbytná vysoká citlivost.

Astronomie a vědecký výzkum

Detekuje slabé signály NIR ze vzdálených hvězd a galaxií.

Souhrnná tabulka