Ingaas APD significaPhotodiode Avalanche de Gallium Indi Gallium- Un fotodetector altament sensible dissenyat per detectar nivells de llum baixos, especialment en l’espectre d’infraroig proper (NIR) (normalment de 900–1700 nm). Unagran àrea fotosensibleL’APD d’INGAAS es refereix a dispositius amb una regió activa més gran que pot recopilar més llum, millorant l’eficiència de detecció, especialment per a aplicacions, on la llum entrant és difusa o no centrada.
Tipus deGran àrea fotosensible Ingaas APDS
APD estàndard de grans àrees APD
Normalment amb zones actives que van des d’uns quants centenars de micres fins a diversos mil·límetres.
S'utilitza per a aplicacions que requereixen una gran potència òptica o una detecció de camp àmplia.
APD de grans àrees acoblades a fibra
Integrat amb entrada de fibra òptica per a un acoblament eficient de la llum a partir de la fibra òptica.
Comú en els sistemes de detecció de telecomunicacions i fibra-òptica.
Mode lineal APD de gran àrea
Funciona amb un guany moderat, conservant la linealitat entre l’entrada òptica i la sortida elèctrica.
Apte per a la detecció òptica analògica.
Mode Geiger APD de gran àrea
Funciona en un mode de recompte de fotons digitals (detecció d’un sol fotó) amb un guany molt elevat.
S'utilitza per a la detecció ultra-sensible, per exemple, LiDAR i la comunicació quàntica.
APD de gran àrea de múltiples elements o matrius
Consisteix en diversos elements APD disposats en una matriu per augmentar la superfície de detecció i la resolució espacial.
S'utilitza en imatges i detecció avançada.
Principi de treball
Fonaments bàsics del fotodiode:
Les APDS Ingaas són dispositius semiconductors amb una unió PN dissenyada per absorbir fotons principalment en l'espectre d'infraroig proper.
Quan els fotons entren a la zona activa, generen parells de forats d’electrons (transportadors fotogràfics).
Multiplicació d'Avalanche:
S’aplica una tensió de biaix inversa elevada al díode, creant un camp elèctric fort a prop de la unió.
Aquest camp accelera els portadors generats per fotografies, provocant la ionització d’impacte i generant portadors secundaris.
Aquest procés d'allaus es tradueixguany intern- Una multiplicació del fotocurrent.
Àrea fotogràfica gran:
Una àrea activa més gran significa que es poden capturar més fotons, millorant la sensibilitat per a la il·luminació de l’àrea àmplia.
Tanmateix, una àrea més gran pot augmentarcorrent foscicapacitança, que s’ha de gestionar en disseny.
Senyal de sortida:
El fotocurrent multiplicat es converteix en un senyal elèctric proporcional a la potència òptica incident.
Dins deMode lineal, el corrent de sortida és proporcional a la intensitat de la llum en el guany.
Dins deMode Geiger, El dispositiu produeix polsos digitals corresponents a fotons detectats.
Funcions
Detecció sensible de llum d’infraroig proper:Detecta de manera eficient la llum NIR on els fotodíodes de silici són menys sensibles.
Amplificació del senyal òptic:El guany intern augmenta els senyals òptics febles per al processament electrònic més fàcil.
Col·lecció de llum àmplia de la zona:La gran àrea fotosensible permet la detecció de la llum sobre una mida més gran o un feix menys enfocat.
Resposta d'alta velocitat:Temps de resposta ràpids adequats per a la comunicació de dades d’alta velocitat.
Detecció de soroll baix:Dissenyat per minimitzar les fonts de soroll com el corrent fosc i l'excés de soroll de la multiplicació d'Avalanche.
Recompte de fotons (mode Geiger):Permet la detecció de senyals òptics extremadament febles fins a fotons simples.
Aplicacions
Comunicació de fibra òptica
S'utilitza com a receptors per detectar senyals a les finestres de telecomunicacions de 1,3 µm i 1,55 µm.
Els dispositius de gran àrea permeten un acoblament més fàcil amb fibres multimode o òptica d’espai lliure.
LiDAR (detecció de llum i vaga)
Es crític per detectar senyals reflectits febles en vehicles autònoms, drons i sistemes de mapeig.
L’àrea gran ajuda a recollir més llum dispersa, millorant l’interval de detecció.
Reflectometria del domini de temps òptic (OTDR)
S'utilitza per provar i diagnosticar cables de fibra òptica detectant senyals reflectits de defectes o escletxes de fibra.
Comunicació quàntica i criptografia quàntica
Els APD del mode Geiger amb grans àrees actives detecten fotons simples per a la distribució de claus quàntiques segures (QKD).
Espectroscòpia i detecció
Detecta llum NIR per a la detecció química i biològica, la detecció de gasos i el control ambiental.
Imatge mèdica i diagnòstic
Sistemes d’imatges d’infraroig proper com la tomografia de coherència òptica (OCT) i la imatge de fluorescència.
Militar i aeroespacial
S'utilitza en aplicacions de comunicació òptica d'espai lliure i de teledetecció on és essencial una alta sensibilitat.
Astronomia i investigació científica
Detecta senyals NIR febles d’estrelles i galàxies distants.
Taula de resum
| Aspecte | Detalls |
|---|---|
| Gamma espectral | ~ 900 nm a 1700 nm (infraroig proper) |
| Àrea fotosensible | Centenars de micres a diversos mil·límetres |
| Modes de funcionament | Mode lineal, mode Geiger (recompte de fotons) |
| Guany intern | Multiplicació d'Avalanche (guany de 10–1000x) |
| Aplicacions típiques | Telecomunicacions, lidar, comunicació quàntica, otdr, detecció |
| Avantatges | Alta sensibilitat, recollida d’àrea gran, resposta ràpida |