Sesebelisoa sa photon se le seng se phunyeletse 80% ea botlolo e sebetsang hantle

Photodetector ea foto e le 'ngoeba tlotse bothata ba 80% bo sebetsang hantle

Foto e le 'ngoephotodetectorli sebelisoa haholo masimong a quantum photonics le litšoantšo tse nang le photon e le 'ngoe ka lebaka la melemo ea tsona e kopanetsoeng le e theko e tlaase, empa li tobane le mathata a latelang a theknoloji.

Mefokolo ea hajoale ea tekheniki

1.CMOS le tšesaane-junction SPAD: Le hoja li na le kopanyo e phahameng le jitter ea nako e tlaase, sekhahla sa ho monya se tšesaane (li-micrometer tse seng kae), 'me PDE e lekanyelitsoe sebakeng se haufi le infrared, ka 32% feela ho 850 nm.

2. Thick-junction SPAD: E na le lera la ho monya le boima ba li-micrometer. Lihlahisoa tsa khoebo li na le PDE e ka bang 70% ho 780 nm, empa ho phunyeletsa 80% ho thata haholo.

3. Bala ka meeli ea potoloho: Thick-junction SPAD e hloka voltage overbias e fetang 30V ho netefatsa monyetla o moholo oa avalanche. Le ha motlakase o tima oa 68V lipotolohong tsa setso, PDE e ka eketsoa ho 75.1%.

Tharollo

Ntlafatsa sebopeho sa semiconductor sa SPAD. Moralo o bonesitsoeng ka morao: Ketsahalo ea li-photon e bola haholo ka har'a silicon. Sebopeho se khantšitsoeng ka morao se tiisa hore boholo ba li-photon li kenngoa karolong ea ho monya, 'me li-electrone tse hlahisoang li kenngoa sebakeng sa avalanche. Hobane sekhahla sa ionization ea lielektrone ka silicon se phahame ho feta sa masoba, ente ea elektrone e fana ka monyetla o moholo oa ho phatloha. Sebaka sa puseletso ea doping: Ka ho sebelisa ts'ebetso e tsoelang pele ea phallo ea boron le phosphorus, doping e sa tebang e lefshoa ho tsepamisa sebaka sa motlakase sebakeng se tebileng se nang le mefokolo e fokolang ea kristale, ho fokotsa lerata le joalo ka DCR.

2. Potoloho ea ho bala e sebetsang hantle. 50V high amplitude quenching Fast boemo phetoho; Ts'ebetso ea Multimodal: Ka ho kopanya FPGA taolo ea QUENCHING le RESET lipontšo, phetoho e feto-fetohang pakeng tsa ts'ebetso ea mahala (mosebetsi oa letšoao), ho pata (ka ntle ho GATE drive), le mekhoa e nyalisitsoeng e finyelloa.

3. Ho lokisetsa sesebelisoa le ho paka. Mokhoa oa sephaphatha oa SPAD oa amoheloa, ka sephutheloana sa serurubele. SPAD e tlameletsoe ho substrate ea carrier ea AlN 'me e kenngoa ka holimo ho thermoelectric cooler (TEC),' me taolo ea mocheso e finyelloa ka thermistor. Multimode optical fibers e tsamaellana hantle le setsi sa SPAD ho fihlela khokahanyo e sebetsang.

4. Tekanyetso ea ts'ebetso. Calibration e ne e etsoa ho sebelisoa 785 nm picosecond pulsed laser diode (100 kHz) le converter ea nako-digital (TDC, 10 ps resolution).

Kakaretso

Ka ho ntlafatsa sebopeho sa SPAD (tekanyo e teteaneng, e khanyang ka morao, matšeliso a doping) le ho qapa potoloho ea 50 V ea ho tima, thuto ena e atlehile ho sutumelletsa PDE ea silicon-based single-photon detector ho bophahamo bo bocha ba 84.4%. Ha ho bapisoa le lihlahisoa tsa khoebo, ts'ebetso ea eona e felletseng e matlafalitsoe haholo, e fana ka tharollo e sebetsang bakeng sa lits'ebetso tse kang puisano ea quantum, computing ea quantum, le litšoantšo tse nang le kutloisiso e phahameng tse hlokang ts'ebetso e phahameng haholo le ts'ebetso e bonolo. Mosebetsi ona o thehile motheo o tiileng bakeng sa nts'etsopele e tsoelang pele ea silicon-basedmochine o nang le photon e le 'ngoethekenoloji.