Ingaas APD állIndium gallium arzenid lavina fotodiode- egy nagyon érzékeny fotodetektor, amelynek célja az alacsony fényszint kimutatása, különösen a közeli infravörös (NIR) spektrumban (jellemzően 900–1700 nm) .nagy fényérzékeny területAz Ingaas APD olyan eszközökre utal, amelyek nagyobb aktív régióval rendelkeznek, amelyek több fényt gyűjthetnek, javítva a detektálási hatékonyságot, különösen olyan alkalmazások esetén, ahol a bejövő fény diffúz vagy nem szorosan fókuszált .
TípusúNagy fényérzékeny terület Ingaas APDS
Szabványos nagyságú Ingaas APD
Általában az aktív területek, néhány száz mikron és több milliméter között .
Nagy optikai teljesítményt vagy széles mező detektálást igénylő alkalmazásokhoz használnak .
Szálakhoz kapcsolt, nagy területű Ingaas APD
Integrálva az optikai szálbemenethez a száloptika hatékony összekapcsolásához .
Általános a telekommunikációs és száloptikai érzékelő rendszerekben .
Lineáris üzemmód nagy területű APD
Mérsékelt nyereséggel működik, megőrizve az optikai bemenet és az elektromos kimenet közötti linearitást .
Analóg optikai detektáláshoz alkalmas .
Geiger Mode nagyszabású APD
Digitális fotonszámlálási módban (egyfoton detektálás) működik, nagyon nagy nyereséggel .
Ultraérzékeny detektáláshoz használják, e . g ., LIDAR és kvantumkommunikáció .
Több elem vagy tömb nagy területű APD
Több APD elemből áll, amelyet egy tömbben elrendeznek, hogy növeljék a detektálási területet és a térbeli felbontást .
A képalkotáshoz és az Advanced Sensinghez használják .
Működési elv
Photodiode alapok:
Az Ingaas APD-k félvezető eszközök, amelyek PN csomóponttal, amelynek célja a fotonok elnyelése, elsősorban a közeli infravörös spektrumban .
Amikor a fotonok belépnek az aktív területre, elektron-lyuk párokat generálnak (fotóhordozók) .
Avalanche szorzás:
A diódára magas fordított torzítás feszültséget kell alkalmazni, amely erős elektromos mezőt hoz létre a . csomópont közelében.
Ez a mező felgyorsítja a fotó által generált hordozókat, amelyek ütés ionizációt okoznak és másodlagos hordozókat generálnak .
Ez a lavina folyamat eredményezibelső nyereség- A . fényáram szorzása
Nagy fényérzékeny terület:
A nagyobb aktív terület azt jelenti, hogy több fotont lehet rögzíteni, javítva az érzékenységet a céltalan vagy széles körű megvilágítás iránt .
A nagyobb terület azonban növekedhetsötét áraméskapacitancia, amelyet a . tervezésben kell kezelni
Kimeneti jel:
A szaporított fényáramot a beeső optikai teljesítménygel arányos elektromos jelre konvertálják .
-Benlineáris üzemmód, a kimeneti áram arányos a fényintenzitással a . nyereség időpontjával
-BenGeiger mód, Az eszköz digitális impulzusokat ad ki, amelyek megfelelnek a detektált fotonoknak .
Funkciók
A közeli infravörös fény érzékeny észlelése:Hatékonyan érzékeli a NIR fényt, ahol a szilícium fotodiódok kevésbé érzékenyek .
Optikai jelerősítés:A belső erősítés növeli a gyenge optikai jeleket az könnyebb elektronikus feldolgozáshoz .
Széles körű fénygyűjtemény:A nagy fényérzékeny terület lehetővé teszi a fény észlelését egy nagyobb foltméretnél vagy kevésbé fókuszált gerendákon .
Nagysebességű válasz:A nagysebességű adatkommunikációhoz megfelelő gyors válaszidők .
Alacsony zajérzékelés:Úgy tervezték, hogy minimalizálják a zajforrásokat, például a sötét áramot és a felesleges zajt az Avalanche szorzásból .
Fotonszámlálás (Geiger mód):Engedélyezi a rendkívül gyenge optikai jelek kimutatását egyetlen fotonra .
Alkalmazások
Száloptikai kommunikáció
Az 1 . 3 µm és 1,55 um telekommunikációs ablakban lévő jelek észlelésére használják.
A nagy területi eszközök lehetővé teszik a multimódusú szálakkal vagy a szabad tér optikával való könnyebb összekapcsolódást .
Lidar (fényérzékelés és tartomány)
Kritikus a gyenge tükrözött jelek kimutatására autonóm járművekben, drónokban és térképezési rendszerekben .
A nagy terület elősegíti a szétszórtabb fény gyűjtését, javítva a detektálási tartományt .
Optikai időtartomány reflektometria (OTDR)
A száloptikai kábelek tesztelésére és diagnosztizálására használják a szálhibák vagy illesztések tükröződött jeleinek kimutatásával .
Kvantumkommunikáció és kvantum kriptográfia
Geiger Mode APD -k nagy aktív területekkel. Az egyetlen foton észlelése a biztonságos kvantumkulcs eloszlásához (QKD) .
Spektroszkópia és érzékelés
A NIR fényét felismeri a kémiai és biológiai érzékeléshez, a gázérzékeléshez és a környezetfigyeléshez .
Orvosi képalkotás és diagnosztika
Közeli infravörös képalkotó rendszerek, például optikai koherencia tomográfia (OCT) és fluoreszcencia képalkotás .
Katonai és űrrepülés
A szabad tér optikai kommunikációban és a távoli érzékelési alkalmazásokban használják, ahol a nagy érzékenység elengedhetetlen .
Csillagászat és tudományos kutatás
A távoli csillagok és galaxisok gyenge NIR jeleit észleli .
Összefoglaló táblázat
| Vonatkozás | Részletek |
|---|---|
| Spektrális tartomány | ~ 900 nm-1700 nm (közel infravörös) |
| Fényérzékeny terület | Több száz mikron több milliméterre |
| Működési módok | Lineáris mód, Geiger Mode (Photon Counting) |
| Belső nyereség | Avalanche szorzás (~ 10–1000x nyereség) |
| Tipikus alkalmazások | Telecom, LIDAR, kvantumkommunikáció, OTDR, érzékelés |
| Előnyök | Nagy érzékenység, nagy területgyűjtés, gyors válasz |