可作光子计数的雪崩光电二极管

对于光电倍增管不适用的高灵敏度弱光探测应用，存在一种固体替代器件，即雪崩光电二极管。这种器件在半导体内产生光电倍增，而光电倍增管在真空中产生电子倍增。雪崩光电二极管具有与半导体技术有关的微型化优点。由于这种器件能对单光子计数和探测很短时间间隔，它们已在光雷达、测距仪探测器和超灵敏光谱学方面找到日益增长的应用。另外，雪崩光电二极管在光纤通讯方面正与PIN光电二极管相竞争。雪崩光电二极管如何工作与任何光电二极管，样，雪崩光电二极管中由两类半导体组成的p-n结只允许电流在一个方向流动。光电二极管由一个掺有…     

硅基雪崩光电二极管技术及应用

硅基雪崩光电二极管是一种可用于对微弱光甚至单光子进行探测的光电器件,被广泛应用于激光测距、激光成像、量子通信和生物医疗等领域.从工作原理、常见结构和分类3个方面对硅基雪崩光电二极管的技术进行分析,并对其性能发展趋势进行阐述,最后介绍了硅基雪崩光电二极管的应用.     

碲镉汞雪崩光电二极管近年研究及应用进展

碲镉汞雪崩光电二极管(HgCdTe APD)因其具有高增益、高带宽、高量子效率、低噪声的优良性能,在主动/被动成像、激光雷达、波前传感和光子计数等低光子探测领域有着广阔的应用前景,国外研究机构在该领域采用不同的技术路线进行了深入研究.本文阐述了APD原理及结构,重点对近年来国外相关研究进展及应用情况进行了介绍,并对国内...     

硅雪崩光电二极管

Hamamatsu公司目前推出用于测距仪、激光雷达和空间光传播的S9717系列硅雪崩光电二极管。这些器件覆盖400nm-1000nm的响应光谱,在800nm处达到 0．5A／W的感光灵敏度和100的增益。目前该公司有三     

基于雪崩光电二极管的1550 nm单光子探测模块

单光子探测模块在多个领域中有重要的用途,然而现有的单光子探测模块依赖进口芯片.研制了一种基于国产元器件的1550 nm的单光子探测模块,改进了触发信号处理电路,避免了使用进口芯片.在触发信号的作用下,雪崩光电二极管进入盖革模式,处在盖革模式下的雪崩光电二极管接收到光子以后,产生雪崩信号;雪崩光电二极管的输出信号中的雪崩...     

长波长高速雪崩光电二极管的理论研究

本文以现有的理论研究和实验研究的结果为依据,提出了长波长高速及超高速雪崩光电二极管(APD)的两设计原则:一是在雪崩管内建立合理的电场强度分布;二是尽可能减少电寄生。这是得到高速或超高速响应、高量子效率以及低噪声性能的根本途径。     

基于InGaAs/InP雪崩光电二极管的高速单光子探测器雪崩特性研究

报道了一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管、1.25 GHz正弦波门控及贝塞尔低通滤波器的1.25 GHz高速短波红外单光子探测器.通过调整比较电路的鉴别电平, 实验研究了单光子探测器雪崩信号幅度随反向直流偏压的变化.随着鉴别电平的提高, 单光子探测器的探测效率及暗计数率均呈指数衰减, 而后脉冲概率先增大到一个峰值, 然后减小.研究表明, 为获得更高的性能, 需要尽量降低单光子探测器的鉴别电平.     

雪崩光电二极管对空激光测距接收机

根据雪崩光电二极管最佳应用理论设计出一种新的激光测距接收机,其特有的雪崩管工作电压建立方式,使它能在很宽的温度范围内工作,具有极强的背景辐射环境适应性,已成功地用于对空激光测距。     

如何选用雪崩光电二极管

如何选用雪崩光电二极管光学测量在各种科学、医学和工业应用中起着重要作用。简单光学系统用廉价光电池进行光探测，但许多应用要求有较高灵敏度和精度。传统方法是用光电倍增管获得高灵敏度。然而，光子水平灵敏的光电倍增管价格高昂，而且易碎、对磁场灵敏、与尺寸大小...     

电场对碲镉汞光电二极管双光子吸收跃迁的影响

实验研究了具有pn结结构的碲镉汞光电二极管的双光子吸收.激发光源采用了皮秒红外脉冲激光.尽管入射光子能量仅为碲镉汞材料带隙的60%左右,在光电二极管两电极端仍然观察到了显著的光伏响应信号.利用线性关系拟合双对数坐标系下光伏响应与入射光强的关系,发现两者呈现二次幂函数增强趋势,表明这种光伏响应是一种典型的双光子吸收过程.通过调节光电二极管两端的反向偏压,空间电荷区内的双光子吸收系数可比耗尽层外的强致130倍,这种双光子吸收系数的场致增强现象可归因为双光子吸收的FK效应所致.对比空间电荷区内外双光子吸收产生的光生载流子数量,证实空间电荷区内的双光子吸收会强烈地影响器件的光伏响应.     

[110]晶向近本征硅单晶双光子吸收各向异性

以沿[110]晶向切割的近本征硅单晶为样品,通过研究样品对连续波固体激光器所产生的1.3μm的近红外光的双光子吸收所诱导的光电流对入射光偏振方向的依赖关系,研究了双光子吸收的各向异性.测得了硅单晶对该波长的光的三阶极化率张量χ(3)的各向异性系数为-0.25,两个独立分量的比值χxxxx/χxxyy的幅度为2.4,并基于前期工作所得的χxxyy的结果,进而确定了另一分量χxxxx的值大约为1.49×10-19m2/V2.     

碲镉汞APD平面型PIN结构仿真设计研究

碲镉汞(HgCdTe)线性雪崩焦平面因其相对低的过剩噪声、较小的工作电压、线性可调等优点,得到了广泛关注。基于电子雪崩中波HgCdTe PIN二极管结构,开展暗电流模型和Okuto-Crowell增益模型仿真。通过改变器件材料结构参数模拟不同电压下的暗电流和增益特性。计算讨论了不同I区(本征区)厚度和载流子浓度对器件暗电流和增益的影响。结果表明结区峰值场强的变化会导致直接隧穿(BBT)电流产生率数量级上的剧烈变化;增加I区厚度和降低I区掺杂浓度可有效抑制BBT电流;增益随场强的变化趋势与BBT电流随场强的变化趋势一致;因此抑制BBT电流的措施会造成增益性能的下降,需要优化参数以获得最佳性能。综合考虑暗电流和增益性能,I区的厚度应不小于3μm,I区浓度需控制在5×10¹⁴cm^-3以下。单元中波APD的增益实验结果与仿真数据较好地吻合,表明了理论模型的正确性。     

MBE生长的PIN结构碲镉汞红外雪崩光电二极管

对中波红外碲镉汞雪崩光电二极管(APD)特性进行理论计算,获得材料的能量散射因子及电离阈值能级与材料特性的相互关系,从而计算器件的理论雪崩增益与击穿电压.通过对材料特性(组分,外延厚度,掺杂浓度等)的优化,设计并生长了适合制备PIN结构红外雪崩光电二极管的碲镉汞材料,并进行了器件验证.结果显示,在10V反偏电压下,该器件电流增益可达335.     

罗丹明6G的非简并双光子吸收特性研究

利用飞秒激光泵浦-探测技术,在实验上研究了常用荧光染料分子罗丹明6G的非简并双光子激发荧光特性,并测试了其非简并双光子吸收截面。与等效波长下文献报道的罗丹明6G的简并双光子吸收截面作对比,发现其非简并双光子吸收截面总是大于简并双光子吸收截面,从实验上证明了双光子吸收过程中的中间态共振增强效应。基于有效态模型,用量子化学的方法从理论上分析罗丹明6G的双光子吸收截面,将理论拟合与实验测试结果进行对比,发现理论与实验具有很好的一致性。     

基于目标/系统特征设计雪崩光电二极管增益

以即时全球打击(prompt global strike,PGS)武器的早期预警为应用背景,介绍了理想条件下从PGS投射到探测器上光子数的估算方法。给出了基于探测器量子效率的光生电荷数的计算方法。讨论了PGS辐射特征和运动特征、光生电荷数以及可检测电流阈值对于APD增益设计的影响。     

双光子吸收截面的测量方法

综述了非线性透过率法、Z-扫描技术．双光子诱导荧光法、双光子瞬态吸收光谱法等各种测量双光子吸收截面的方法，分析了各种测量方法的特点。     

Recent progress of SiC UV single photon counting avalanche photodiodes

4H-SiC single photon counting avalanche photodiodes (SPADs) are prior devices for weak ultraviolet (UV) signal detection with the advantages of small size, low leakage current, high avalanche multiplication gain, and high quantum efficiency, which benefit from the large bandgap energy, high carrier drift velocity and excellent physical stability of 4H-SiC semiconductor material. UV detectors are widely used in many key applications, such as missile plume detection, corona discharge, UV astronomy, and biological and chemical agent detection. In this paper, we will describe basic concepts and review recent results on device design, process development, and basic characterizations of 4H-SiC avalanche photodiodes. Several promising device structures and uniformity of avalanche multiplication are discussed, which are important for achieving high performance of 4H-SiC UV SPADs.     

室温下高探测效率InGaAsP/InP单光子雪崩二极管

我们描述了一种高性能平面InGaAsP/InP单光子雪崩二极管（SPAD）,该二极管具有单独的吸收、分级、电荷和倍增（SAGCM）异质结构。通过电场调节和缺陷控制,SPAD在293 K的门控模式下工作,光子探测效率（PDE）为70%,暗计数率（DCR）为14.93 kHz,后脉冲概率（APP）为0.89%。此外,在死区时间为200 ns的主动淬灭模式下工作时,室温下实现了12.49%的PDE和72.29 kHz的DCR。     

以光致抗蚀剂为记录介质的双光子存储实验

本文讨论了用双光子吸收方法实现光存储的物理机制,并利用飞秒激光在光致抗蚀剂薄膜上进行双光子存储实验,测定了光致抗蚀的双光子激光阈值和损伤阈值,记录了点数据存储图。