Nedávno University of Science and Technology v Číně, Zhang Jun a další společná Nanjing University, Lu Hai, Zhang Rong Team ve směru ultrafialové pásma s jedním fototonem Lidar, dosáhl nového pokroku, prostřednictvím návrhu a přípravy jednohofotonového lavického fotodiody, vyvíjející se praktičtí praktická hodnota v praktické hodnotě ultranské praktické hodnoty v praktickém vývoji praktické hodnoty v praktické hodnotě v praktické hodnotě ultranské praktické hodnoty v praktické hodnotě a přípravy ultranské praktické hodnoty v praktické hodnotě a přípravy ultilánského materiálu, vyvinuté praktické hodnoty ultrandské hodnoty, vyvinutá praktická hodnota ultrandské praktické hodnoty ultrandské hodnoty a přípravy ultrandské praktické hodnoty a přípravy ultilánského materiálu. Detektor s jedním fototonem, který poprvé používá detektor k realizaci systému diferenciální absorpce ozonu LiDAR s jedním fotonovým a realizoval sledování koncentrace ozonu v rozsahu nadmořské výšky 1 ~ 3,5 km.
Technologie detekce UV s jedním fototonem hraje důležitou roli v aplikačních scénářích, jako je atmosférické monitorování, detekce plamene ocasu, detekce elektrického oblouku a varování před požárem. Trubky fotomultiplikátoru jsou tradiční zařízení pro jednofotonové detektory v UV pásmu, ale mají nevýhody nízké citlivosti, krátkého života, citlivosti magnetického pole atd. A nemohou pracovat po dlouhou dobu v drsném prostředí (vysoká teplota, vibrace, vibrace). Naproti tomu širokopásmový polovodič 4H-SIC materiál, charakterizovaný vysokou tepelnou vodivostí, vysokou odolností proti záření, vysokou rychlostí nasycení elektronů a stabilním výkonem, má významné výhody materiálu ve vývoji nových ultrafialových polovodičových detektorů s jedním fototonem. Po dlouhou dobu je však index výkonu jednotlivých fotonových detektorů založených na tomto materiálu špatný, zejména účinnost detekce je velmi nízká a rychlost tmavého počtu je velmi vysoká, což způsobuje, že tento typ detektoru jediného fotonu nemá praktickou hodnotu.
In recent years, a team from the University of Science and Technology of China (USTC) and Nanjing University (NU) has made a series of breakthroughs in the joint research on ultraviolet semiconductor single-photon detectors.2023, the team optimized the new tilted-table structure and preparation process of 4H-SiC single-photon avalanche photodiodes and developed passive-quenching and active-recovering readout Technologie obvodů a poprvé vyvinula miniaturizovaný prototyp praktické hodnoty miniaturizovaného jednofotonového detektoru 4H-SIC, který byl poprvé použit jako prototyp. Prototyp detektoru s jedním fototonem s účinností detekce 10,3% a temnou rychlostí 133 kCps v 266 nm pásmu [Rev. Sci. Instrum. 94, 033101 (2023)]. Od té doby výzkumný tým využil detektor k demonstraci prvního s jedním pixelovým jednokofotonovým zobrazovacím experimentem v ultrafialovém (UV) pásmu, který dosáhl jednofotonového zobrazování s zobrazovacím rozlišením 192 × 192 pixelů a snímku 4 fps při přijímaném světle asi 6 PW.
Obr. 1. (A) 4H-SIC jednofotonová lavinová fotodiodová struktura; (b) aktivní zhášení aktivního obvodu pro zotavení
Na tomto základě výzkumný tým nadále pracoval na indexu výkonu detektorů 4H-SIC jednofotonových detektorů. Na jedné straně byla účinnost detekce jediného fototonu zařízení vylepšena iterativním optimalizací 4H-SiC jednofotonové lavinové fotodiodové struktury a proces; Na druhé straně byl vyvinut nový typ aktivního obvodu pro hodnocení aktivního zotavení pro 4H-SIC jednofotonové lavinové fotodiodové zařízení, které účinně potlačilo pravděpodobnost zpětného pulsu detektoru a významně zlepšila rychlost počtu nasycení současně. Po charakterizaci má nový detektor účinnost detekce 16,6% v 266nm pásmu, temnotu počtu 138 kcps, pravděpodobnost 2,7% post-pulse a rychlost počtu nasycení 13 mcps, která v podstatě splňuje výkonnostní požadavky na jednofotonové detektory pro UV jednofotonové lidar.
Výzkumný tým používal detektor poprvé v jednokomonovém diferenciálním absorpčním ozonovém lidarovém systému k provádění souvisejících aplikací, lidarský systém bude 289nm a 316nm pulzní svislé emise současně do atmosféry, ve stejnou dobu, ozorovou molekulami oproti koldice, oz porovnávajících, ozvěny, ozvěny, ozorovou valovou látkou, a to ve srovnání se dvěma vlnovářskými látkami, a to, když jsou ozonové molekuly, ozorovou laser, kterým se ozonovým molekulům limuje, a to ozonovým molekulem, a to ozonové molekuly ozonové molekuly ozonové molekuly. Dva rychlost útlumu signálu laserového ozvěny lze provést nepřímo atmosférickou koncentraci ozonu v různých výškách. Za účelem porovnání dat byly signály ozvěny rozděleny do dvou cest a detekovány a obráceny s tradiční fotomultiplikální trubicí a nové 4H-SIC detektory s jedním detektorem byly vysoce pomocí dvou detektorů s intektory s intektovaným výkonným výkonem. Výše uvedená práce poskytuje vysoce výkonné a vysoce ekologicky tolerantní praktické řešení pro jednofotonové lidar v UV pásmu.
Obr. 2. Systém diferenciální absorpce ozonu Lidar s jedním fototonem. a) schematický diagram; (b) Neustálé pozorování koncentrace ozonu
