Ẹ̀rọ amóhùnmáwòrán fọ́tònì kan ṣoṣo ti já 80% ìdènà iṣẹ́ ṣíṣe

Olùwádìí fọ́tòn-fọ́tòn kan ṣoṣoti kọja awọn idinku ṣiṣe 80%

Fọ́tónì kan ṣoṣoolùwádìí fọ́tòWọ́n ń lò ó ní gbogbogbòò ní ẹ̀ka quantum photonics àti àwòrán photon kan ṣoṣo nítorí àwọn àǹfààní wọn tó kéré àti èyí tó rọrùn, ṣùgbọ́n wọ́n dojúkọ àwọn ìṣòro ìmọ̀-ẹ̀rọ wọ̀nyí.

Awọn idiwọn imọ-ẹrọ lọwọlọwọ

1.CMOS àti SPAD tín-tín: Bó tilẹ̀ jẹ́ pé wọ́n ní ìṣọ̀kan gíga àti ìjìnlẹ̀ àkókò díẹ̀, ìpele ìfàmọ́ra náà tinrin (díẹ̀ nínú àwọn micrometers), PDE sì ní ààlà ní agbègbè infrared tí ó sún mọ́, pẹ̀lú nǹkan bí 32% péré ní 850 nm.

2. SPAD ìsopọ̀mọ́ra tí ó nípọn: Ó ní ìwọ̀n ìfàmọ́ra tí ó ní ìwọ̀n míkrómítà mẹ́wàá nípọn. Àwọn ọjà títà ní PDE tí ó tó 70% ní 780 nm, ṣùgbọ́n fífà kọjá 80% jẹ́ ìpèníjà gidigidi.

3. Ka àwọn ìdíwọ́ àyíká: SPAD ìsopọ̀ tí ó nípọn nílò fóltéèjì tí ó ju 30V lọ láti rí i dájú pé ó ṣeéṣe kí yìnyín pọ̀ sí i. Kódà pẹ̀lú fóltéèjì pípa iná ti 68V nínú àwọn àyíká ìbílẹ̀, a lè mú PDE pọ̀ sí 75.1%.

Ojutu

Ṣe àtúnṣe ìṣètò semiconductor ti SPAD. Apẹrẹ tí ó tan ìmọ́lẹ̀ sẹ́yìn: Àwọn photon ìṣẹ̀lẹ̀ ń jẹrà ní ọ̀nà púpọ̀ nínú silicon. Ìṣètò tí ó tan ìmọ́lẹ̀ sẹ́yìn ń rí i dájú pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn photon ni a gbà sínú ìpele ìfàmọ́ra, àti pé a fi àwọn electron tí a ṣẹ̀dá sínú agbègbè ìṣàn omi. Nítorí pé ìwọ̀n ionization ti àwọn electron nínú silicon ga ju ti àwọn ihò lọ, abẹ́rẹ́ electron ń pese ìṣeeṣe gíga ti ìṣàn omi. Agbègbè ìṣàn omi ...

2. Agbára kíkà tó ga. Ìparun ìpele gíga 50V Ìyípadà ipò kíákíá; Iṣẹ́ onípo púpọ̀: Nípa sísopọ̀ àwọn àmì ìṣàkóso FPGA QUENCHING àti RESET, a ṣe àṣeyọrí ìyípadà tó rọrùn láàrín iṣẹ́ ọ̀fẹ́ (ìfàmì), gate (ìwakọ̀ GATE òde), àti àwọn ọ̀nà ìdàpọ̀.

3. Ìpèsè àti ìdìpọ̀ ẹ̀rọ. A gba ìlànà wafer SPAD, pẹ̀lú àpò labalábá. A so SPAD mọ́ substrate AlN tí a gbé kalẹ̀, a sì fi sori ẹ̀rọ náà ní inaro lórí thermoelectric cooler (TEC), a sì ṣe àkóso ìgbóná nípasẹ̀ thermistor. A ṣe àkóso àwọn okùn optical multimode dáadáa pẹ̀lú àárín SPAD láti ṣe àkópọ̀ tó dára.

4. Ìṣàtúnṣe iṣẹ́. A ṣe ìṣàtúnṣe iṣẹ́ náà nípa lílo diode laser picosecond pulsed 785 nm (100 kHz) àti ẹ̀rọ ìyípadà oní-nọ́ńbà àkókò (TDC, ìpinnu 10 ps).

Àkótán

Nípa ṣíṣe àtúnṣe ìṣètò SPAD (ìsopọ̀ tó nípọn, ìmọ́lẹ̀ ẹ̀yìn, ìyípadà doping) àti ṣíṣe àtúnṣe sí àyíká quenching 50 V, ìwádìí yìí ti gbé PDE ti ohun èlò ìwádìí photon kan ṣoṣo tí a fi silicon ṣe sí gíga tuntun ti 84.4%. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ọjà ìṣòwò, iṣẹ́ rẹ̀ ti pọ̀ sí i gidigidi, ó sì pèsè àwọn ojútùú tó wúlò fún àwọn ohun èlò bíi ìbánisọ̀rọ̀ quantum, ìṣirò quantum, àti àwòrán ìfàmọ́ra gíga tí ó nílò iṣẹ́ tó ga jùlọ àti iṣẹ́ tó rọrùn. Iṣẹ́ yìí ti fi ìpìlẹ̀ tó lágbára lélẹ̀ fún ìdàgbàsókè síwájú sí i ti siliconohun tí ń ṣe àwárí fọ́tòn kan ṣoṣoìmọ̀ ẹ̀rọ.